電気回路・オームの法則ラボ
回路を組み、電圧と抵抗をスライドして、オームの法則 V = I·R で点灯させよう——直列と並列を並べて比較。
これは近似なしの厳密な直流回路ソルバーです。プリセットを選ぶか抵抗を追加し、直列と並列を切り替え、電池電圧と各抵抗を調節します。電流 I = V/R が電荷キャリアとして流れ、豆電球が電力に応じて明るくなり、直列は電流が共通・並列は電圧が共通だと表でわかります。
プリセット
抵抗ごとの内訳
| R | 電圧降下 | 電流 | 電力 |
|---|
選択中の抵抗
キャンバスの抵抗、チップ、または表の行をタップすると、その電圧降下・電流・電力を読み取り、抵抗をその場で調節できます。
公式・出典
V = I·R
P = V·I = I²R = V²/R
直列: R = Σ Rᵢ
並列: 1/R = Σ 1/Rᵢ
この回路の裏にある単位と定数
オームの法則は3つの量を結びます。そのうちの1つ — アンペア — は、数えられる定数で定義されています。電子1個が持つ電荷です。
アンペアを定義している定数
- e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C 電気素量 · 2019年から厳密値 — この数を固定することでアンペアが決まる
1アンペアの正体 — 毎秒いくつの電子か
| 使うもの | 電流 | 毎秒の電子数 |
|---|---|---|
| 表示用の LED | 0.02 A | 1.25 × 10^17 / s |
| スマホの充電器 | 2 A | 1.25 × 10^19 / s |
| 電子レンジ | 10 A | 6.24 × 10^19 / s |
I / e をその場で計算しています (e は当サイトの定数ページと同じ CODATA 値)。1 A = 1 C/s、1 C は約 6.24 × 10¹⁸ 個の電子です。LED と充電器は低圧側 (数 V の直流) の電流、電子レンジはコンセント側の電流。日本の家庭用コンセントは 100 V (東日本 50 Hz・西日本 60 Hz)、分岐回路のブレーカーはふつう 15 A なので、10 A の電子レンジはおよそ 1 kW を使っている計算になります。
アンペアはかつて2本の電線で定義されていた
2019年5月20日まで、アンペアは「1メートル離れた無限に長い2本の平行電線のあいだに働く力」で定義されていました — 誰も実際には作れない定義です。いまは電気素量をちょうど 1.602176634 × 10⁻¹⁹ クーロンと固定して定義します。日本でもこの日に合わせて計量法の定義が改められました。このシミュレーターの電流は、文字どおり電子の個数です。
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