Wanderlst

オームの法則とLEDの電流計算

最終更新日:2007.07.18

オームの法則

前回は、回路図をざっと見てきたわけだけど、今回は抵抗に焦点を絞って、オームの法則を勉強しようと思う。

え!!!!
そ、それは・・・魔の法則なんでは!!

なんだそれは・・・。小学生でも出来る計算を大学生が出来ぬと申すのか?

い、いやだって、訳が分からないですよ。電圧とかオームとか言われても。

意味不明なモノとみるから余計に訳が分からなくなるんだよ。大丈夫。簡単であるから。

そ、そうですか。

で、いきなり公式だ。



E:電圧 I:電流 R:抵抗

・・・え?

単なる掛け算。簡単だろ?

掛け算?これだけ?

そう。これだけ。
電圧=電流×抵抗。

ほ、ほう・・・。

電流や電圧、抵抗がなんたるものかは置いておいて、この式だけ見てもらうと、これと同じ理屈の公式がある。速度と距離と速さの計算式だな。

あ。「距離=速度×時間」ってやつですか。

うむ。式の各要素の意味は違うが、理屈は同じ掛け算。小学校では、「はじき」とか分かりやすい覚え方で覚えた人もおるだろう。これで、速度を求めたい場合は、距離÷時間で出るというわけだな。同じ方法で覚えるなら、次のようになる。


おお。なるほど。

あくまで覚え方のイメージなので、「普通にE=IRだけ覚えれば、後は割り算だけでしょ?」と分かってる方にはどうでもいいフラッシュですな。

ま、まあ分かりやすくするということで・・・(汗

電圧・電流・抵抗

さて、電圧・電流・抵抗についての詳細はまた別途時間を設けるとして、簡単に解説すると、
電圧 … 2点間の電荷を押す力。単位はボルト(V)
電流 … 単位時間に通過する電荷の量。単位はアンペア(A)
抵抗 … 電流の流れにくさ。単位はオーム(Ω)
のことだな。

うーむ・・・さっぱりですが・・・。

そうだなー、電池に書かれている9Vとかって何か分かるか?

それは・・・電圧のことですよね。

そう。けど、電圧以外は余り馴染みがない。なので、これから電流と抵抗がどういうものか分かる実験をしよう。

へ?実験ですか。

LEDを使った実験

さて、以前購入してもらった部品の中に、LEDが入っていると思う。


はい。ありますね。これを使うんですか?

そう。これを実際に光らせてみよう。

了解っす。

今回は9V電池と抵抗、LEDを直列につなげて、抵抗を1kΩ、10kΩ、100kΩと変えていったとき、LEDがどう変わるかを見てみよう。


ふむふむ。どう変わるって・・・どうかわるんだろう。

まずは、1kΩのとき。


次は、10kΩのとき。


次は、100kΩのとき。


あ。だんだん光りが小さくなっていきますね。

そう。抵抗値を大きくしたら、光りが小さくなった。100kのときは、明かりがついているかどうかも分からない。

な、なるほど。ん?と言うことは、さっきの式に当てはめると・・・
電池が9Vなので、抵抗を割ると・・・1kだから、1000を割れば、電流が出てくるってことですね!

その通り!
なので、LEDに流す電流が多いと、強く光ると言うわけだな。

イェイ!

けど、その答えは正解ではない。

え?

今の回答だと、9V÷1000=0.009Aで、9mAと言うことになる。

え?違うんですか?

まあ、論より証拠。テスターで電流を測ってみると…。


・・・え?これはどう読めば・・・。

単位はmAなので、7.03mAってことだな。

なんでですかあああ!オームの法則はインチキ?

いやいや、そうじゃなくて、電池の電圧は9Vなんだけど、LEDの電圧降下分が含まれていないので計算値とあわないのだ。

LEDの電圧降下分?

LEDはダイオードと呼ばれる部品の一種なんだが、このダイオードに電流を通す場合、一定の電圧が下がってしまうのだ。これをダイオードの順方向電圧といって、赤いLEDの場合で、2V前後ある。

へ?というと、電池の電圧が下がっちゃうってことですか?

電池の電圧が下がるのではなくて、LEDに電流を通す場合、一定の電圧がないと電流が流れないと考えて欲しい。なので、抵抗にかかる電圧がLEDの分だけ下がってしまう。

ほうほう。

なので、電流はこう計算する。(9V - 2V) ÷ 1000 = 0.007A = 7mAというわけだ。

あー。なるほどー。じゃあ、LEDをつかった電流計算をする場合は、2Vを引けばいいわけですか。

うーん。2Vとは限定されていなくて、通常のシリコンダイオードは0.6V、緑色のLEDだと3V前後と、部品によってまちまちだな。

えーーー!覚えること多すぎるじゃないですか〜〜。

まあ、LEDの順方向電圧なんて、滅多に考える必要はないけどな。

そ、そうなんですか?

エフェクタで使うLEDというと普通は光ればいいわけで、光の明るさを厳密計算する必要が無ければ、抵抗値なんて適当で言い。

へ?そんなアバウトでいいんですか?

だって、同じ電流をLEDに流しても、光りの強弱はLEDによっても違うし、1000カンデラとか光度数値をいわれても、わからんだろう。

た、確かに・・・。

まあ、LEDにもよるけど、2mA〜5mAも流せばええと思う。

なるほど。

抵抗0Ω

なるほどねー。あ。そういえば、抵抗をつなげないと電流ってどうなるんですか?

これも計算できるよ。抵抗をつなげないって事は、値が0Ωということなので、
9V ÷ 0V = ∞(無限大)

無限大・・・?

まあ、どんな電源にも流せる電流の限界があるから、正確には無限大なてことはあり得ないんだけどな。抵抗抜きで、電池に接続しみようか。
(皆さんは真似しないでね♪)


・・・へ?これだけ?

そう。一瞬光ったと思うけど、光ったときが電池に接続したとき。

接続したのに、一瞬しか光らないのはなぜですか?電流無限大に流れるなら、ものすごい光りを放ってもいいような気がしますが。

理論的にはそうなるけど、全てのものには限界があるからな。電流を過大に流すと、LEDは一瞬だけ光って壊れてしまう。

え?これって壊れてしまったんですか!

そう。もう壊れたLEDは光らない。なので電流を制限する抵抗が必要と言うわけだ。

な、なるほど。

これで、大体はオームの法則と抵抗、LEDの電流計算については分かったかな?

OKでっす。

次からは、スイッチの構造についてやるぞ。