「電流と電圧、どっちがどっちか分からなくなる…」
「オームの法則って、V=RI? I=V/R? どれを使えばいいの?」
「直列と並列で、ルールが逆になるのが意味わからん…」
中2理科の電気の単元、電流と電圧、そして直列回路と並列回路は、「なんとなく」のまま通り過ぎてしまいやすいところなんだ。公式は覚えているのに点が取れないなら、電流と電圧の“イメージ”があいまいなまま、公式に数字を入れているのかもしれない。今日はそこから順番に解決していこう。
・オームの法則 V=RI を迷わず使い分けられる
・直列回路か並列回路かを見分けて、それぞれのルールで計算できる
電流と電圧は「別のもの」——水の流れでイメージしよう
まずここ。イメージができていないと、この先ずっとフワフワしたまま進むことになる。
・電流(A/アンペア)=実際に流れる「水の量」。
・抵抗(Ω/オーム)=水路の「細さ・流れにくさ」。
電流は“どれだけ流れているか”、電圧は“どれだけ押しているか”。測る場所も道具も別なんだ。
- 電流計は回路に直列につなぐ(道の途中に割り込ませる)
- 電圧計は測りたい部品に並列につなぐ(両端にわたす)
ここを混同すると、この後の直列・並列の話が全部あやしくなる。まずは「電流=量、電圧=勢い」とだけ覚えて先に進もう。
そして、電圧(押すはたらき)が大きいほど電流(流れる量)は増える。でも、抵抗(流れにくさ)が大きいほど電流は減る。この関係を式にしたのがオームの法則なんだ。
オームの法則は「V=RI」ひとつ覚えて変形する
オームの法則は V=R×I(電圧=抵抗×電流)。求めたいものに合わせて、次の3つの形で使う。
② I = V ÷ R (電流 = 電圧 ÷ 抵抗)
③ R = V ÷ I (抵抗 = 電圧 ÷ 電流)
「3つも覚えられない!」ってなるよね。でも大丈夫。覚えるのは①の「V=RI」ひとつだけでいい。あとは求めたいものを□にして、式を変形すれば全部出てくる。
・電流 I を知りたい → V=RI の I を求める → I = V ÷ R
・抵抗 R を知りたい → V=RI の R を求める → R = V ÷ I
※方程式を解くときと同じ。数学で習った「両辺を同じ数でわる」がそのまま使えるよ。
「理科は理科、数学は数学」と別物にしがちだけど、ここは中1の方程式や中2の等式の変形とまったく同じ。数学の力がそのまま使えるんだ。
変形に自信がないときは、「三角の図」で確かめよう。
・電圧を求める → V = R × I(下の2つをかける)
・電流を求める → I = V ÷ R(上のVを、残ったRで割る)
・抵抗を求める → R = V ÷ I(上のVを、残ったIで割る)
求めたいものを指で隠すと、残った2つの並びがそのまま式になる(横に並んでいたらかけ算、上下ならわり算)、と覚えるとラク。
計算の前に、単位を書いてそろえる
オームの法則に数字を入れる前に、単位を確認しよう。
数字のうしろに V・A・Ω を書く
「V=RI」のVに電流の値を入れちゃう、みたいなミスは、単位を書くクセをつけると防げる。数字のうしろに必ず V・A・Ω を書く。そうすれば「あれ、Vの場所にAが入ってる、おかしいぞ」と自分で気づけるんだ。
mA・kΩ は直してから計算する
問題文に「200mA」「2kΩ」と書いてあるのに、そのまま200や2で計算しちゃう。ここも失点しやすいところだよ。
「200mA」をそのまま 200 で計算
→ 答えが1000倍ずれる
1000mA = 1A なので
200mA = 0.2A に直してから計算
・1kΩ = 1000Ω(キロは0が3つぶん大きい)
直列回路と並列回路:見分け方と「何が同じか」
回路が2つ以上つながると、「どこの電流?どこの電圧?」が分からなくなる。まずは見分け方から。
電流の通り道が一本道なら直列、途中で枝分かれしていたら並列。回路図を見たら、まず指で電流の道をなぞってみるといいよ。
見分けたら、次はルール。直列と並列は、ルールがちょうど真逆になっている。だから片方を覚えても、もう片方でひっくり返って混乱しやすい。
「直列は電圧が同じ、並列は電流が同じ」
…と逆に覚えてしまう。テスト中に自信がなくなって、当てずっぽうで書く。
直列は「電流」がどこでも同じ
並列は「電圧」がどこでも同じ
この2行だけ、丸ごと覚える。
なぜそうなるのか、意味で押さえると忘れない。
・電圧はそれぞれの部品で分け合う(足すと全体の電圧)
・全体の抵抗=各抵抗の和
・電流は分かれ道で分かれる(足すと全体の電流)
・全体の抵抗は各抵抗より小さくなる
並列は電圧が同じ → 「へい・あつ」
テストの最初に問題用紙のすみに書いてしまえば、もう迷わない。
※ここでの「直流」は覚えるための語呂。電流の種類の「直流・交流」とは別の話だよ。
回路全体の抵抗:直列は足す、並列は小さくなる
回路全体の抵抗(合成抵抗)を求める問題も、直列と並列でルールが違うから混乱しやすい。
並列回路なのに、抵抗をそのまま足してしまう。
「10Ωと10Ωだから20Ω!」…これは直列のときのやり方。
直列:抵抗はそのまま足す(R=R₁+R₂)。
並列:全体の抵抗はどの抵抗よりも小さくなる。道が増えて流れやすくなるから。
中学レベルでは、並列は「電圧が同じ」を手がかりに、各枝の電流を出して合計するやり方が確実。公式を丸暗記するより、意味で解くほうが応用問題に強い。
例題 10Ωと15Ωの抵抗を直列につなぎ、全体に5Vの電圧を加えた。回路に流れる電流は何A?
② オームの法則で電流:I = V ÷ R = 5 ÷ 25 = 0.2A
直列は「電流がどこでも同じ」だから、この0.2Aがどちらの抵抗にも流れているよ。
回路の問題を解く順番
回路の問題は、わかっているものを図に書き込みながら、この順で埋めると迷わない。
② ルールを書き込む:直列=電流が同じ/並列=電圧が同じ
③ わかっている値からオームの法則で1つずつ求める
この順番を守るだけで、「どこから手をつけるかわからない」がなくなる。単位のミスや、どこの電流・電圧かの取り違えは、あわてて計算に飛びついたときに起きる。図に書き込んでから計算、を徹底しよう。
練習問題(3問)
読むだけだと分かった気になって終わっちゃう。手を動かすのがいちばん大事。ノートに書いて解いてみて。
I = 6 ÷ 20 = 0.3A
(単位はV÷Ω=Aで合ってるね)
「ミリアンペア(mA)」で聞かれたら 300mA。単位の変換(1A=1000mA)もよく問われるよ。
求めたいのは抵抗 R。R=V÷I。
R = 3 ÷ 0.15 = 20Ω
※もし150のまま計算すると R=0.02Ωになって大ハズレ。単位変換が命!
(1) 全体の抵抗は何Ω? (2) 回路に流れる電流は何A?
(2) 電流 I=V÷R=6÷30=0.2A
直列は電流がどこでも同じだから、この0.2Aが両方の抵抗に流れているよ。
3問とも解けたら、電気の基本はバッチリ。解けなかった問題は、上の説明に戻って自分がどこで引っかかったか確認してみよう。
覚え方のコツ——「すぐテスト」で定着させる
公式や単位変換を覚えるとき、教科書を眺めているだけの時間は、なかなか頭に残らないんだ。おすすめは「すぐテスト法」。
② 教科書を閉じて、すぐ何も見ずに書いてみる
③ 間違えたものだけ、もう1回だけテストする
→ 覚える時間より「思い出す時間」を増やすのがコツ
「覚えてから解く」んじゃなくて「解きながら覚える」。この順番にするだけで定着スピードが変わるよ。
まとめ
・オームの法則は「V=RI」ひとつだけ覚えて変形(三角の図で確かめてもいい)
・計算の前に単位を書いてそろえる(mA→A、kΩ→Ω)
・直列は電流が同じ・並列は電圧が同じ(語呂:直流・並圧)
・全体の抵抗は、直列は足す/並列はどの抵抗よりも小さくなる
・「直列か並列か → ルール書き込み → 計算」の順で解く
電流と電圧の単元は、一度ルールを整理すれば一気に得点源になる。逆に「なんとなく」で放置すると、このあと習う電力・電力量の計算まで全部あいまいになる。上の練習問題をスラスラ解けるようにしておこう。
理科の「なんとなく」を「わかった」に変えたい人は、ろっく家庭教師にいつでも声をかけてね。
お子さまの成績アップ、一緒に目指しませんか?
無料相談はこちら