第４回電荷と電流（３）・電流と電気抵抗・直流回路今日の目標１．電流の定義を説明できる。２．電気抵抗を説明し、オームの法則やキルヒホッフの法則から、回路の電流電圧を計算できる。３．様々な組み合わせの合成抵抗を計算できる。４．電気抵抗率を物性の1つとして理解する。５．電気による仕事を計算できる。電流電場 e- e - ee- e- e- e- e- e- 結晶格子 e- e- e- - ee- e - e- e e - e - e- e Δq 電流： I＝ Δt 正電荷 Δq [C] 時間 Δt [s] [C･s-1] 電気抵抗 V I 電圧降下 RI V [V] 断面積：S 0 [V] L R[Ω] オームの法則 V=RI I[A] V [V] 0 [V] 電気抵抗率 L S 比抵抗（電気抵抗率）［Ω･m］抵抗： R=ρ V I 温度依存性断面積：S L 物質(0℃）銀銅金アルミニウムガラスセラミックス抵抗率（Ω･m） 1.47×10-8 1.55×10-8 2.05×10-8 2.50×10-8 ～1016 109 ～1012 t  0  t 0 t  0 1  t  温度係数 +4.1×10-3 +4.4×10-3 +4.0×10-3 +4.2×10-3 温度係数電気伝導度 V － + 電流： I＝σV I ジーメンス電気伝導度［Ω-1］＝［S］ A+ B- 電気の通りやすさ B A+ A+ B- BA+ L S：極板の面積 S I=κ V L σ＝κ S L 電気伝導率 κ ＝ 1 ρ I =κ V S L 電流密度電場［Ω-1･m-1］ジュール熱電圧V：単位電荷を運ぶのに必要なエネルギー[J/C] 電流I：単位時間に通過した電荷の量[C/s] 電位差Vで電流Iが流れると →単位時間にVI[J/s]の仕事をする抵抗で発熱 t秒間流れて発生する熱量H=VIt=RI2t ：ジュール熱電力と電力量電力：P=VI [J/s] 電力量＝電力×時間使用したエネルギー Wh＝ワット時 kWh＝キロワット時直流回路キルヒホッフの法則第１法則 I1 n ΣIk=0 k=1 In I2 I3 Ik I I1 第２法則 R1 E1 In Rx E2 Rn m n ΣRkIk= ΣEi k=1 i=1 抵抗の接続直列接続 I R1 E1 E1 = R1 I E2 = R2 I ・・ En = Rn I E= E1 + E2 +･･･+ En E I R2 E2 R3 E3 合成抵抗：R E=RI RI=R1 I+R2 I+ ･･･+ Rn I R=R1+R2 + ･･･+ Rn 並列接続 I I1 E [V] E= R1I1 I2 R1 E= R2I2 In R2 Rn E= RnIn I= I1 + I2 + ･･･+ In キルヒホッフの法則 E = E + E E ＋･･･ + R R1 R2 Rn 1 = 1 R R1 + 1 ＋･･･ + 1 R2 Rn 合成抵抗：R E=RI ホイートストンブリッジ iG=0 Q RX  P RS P･i1＝Q･i2 RS･i1＝RX･i2 演習１．直径1mmの銅線10mの２０℃における電気抵抗を計算しなさい。また、この銅線に10A流れている場合、1時間に発生する熱量を計算しなさい。２．10cm2の極板を1cmの間隔で向かい合わせて電解質に入れ、 10Vの電圧をかけたら500mAの電流か流れた。この電解質の電気伝導率を計算しなさい。但し、電流は対面部分だけに流れたものとする。３．ホイートストンブリッジで検流計の電気抵抗を無視できるとして検流計に流れる電流iGを4つの抵抗と電池の電圧EBで示しなさい。今日の用語電流、電気抵抗、オームの法則、電圧降下、電気抵抗率（比抵抗）温度係数、電気伝導度、ジーメンス、電気伝導率、電流密度、ジュール熱、電力、電力量、キルヒホッフの法則、直列接続、並列接続、合成抵抗、ホイートストンブリッジ戻り和田義親 [email protected] 講義のページへ戻る和田のホームへ戻る明薬のホームへ戻る