抵抗と抵抗率

いよいよ電気における最初の大事な法則,「オームの法則」に入ります!

オームの法則そのものは中学校でも習っていますが,理科が得意でなかった人はおそらく使いこなせていないと思います。(私もそうでした笑)

そこで,ここでは1からオームの法則を学び直しましょう!

 

さて,オームの法則をどう使っていいかわからないという人でも,一応公式ぐらいは覚えているのではないでしょうか?

電圧 = 抵抗 ✕ 電流という式でしたね ♪ 

この式の使い方や意味を説明する前に,まずはこの式に登場する,「電流」「電圧」「抵抗」の3つについて理解を深めましょう。

今回は抵抗にスポットを当てていきます。

 

 

「抵抗」とはなにか

導体のように電気を通す物質なら電流がスムーズに通るのかというと,そういうわけでもなく,必ずある程度の「通りにくさ」が存在します。

その「電気の通りにくさ」を表す量が抵抗です。単位には Ω(読み方:オーム)を使います。 

以上です。 

… … …

と思ったのですが,これだけでは寂しいので,「抵抗は何によって決まるのか」についてお話しましょう。

材質によって決まるんじゃないの?と思われるかもしれませんが,それは半分正解で半分ハズレです。

なぜなら,同じ材質で異なる抵抗をもつ部品をつくることができるからです。

それを理解するために,抵抗=デコボコした道とイメージしてください。

そして,あなたが電気となって,その道を通るところをイメージしましょう。

これ以降,この「電気が通るデコボコ道」のイメージを基に解説します。

 

 

抵抗の値はどのようにして決まるか

デコボコ道,イメージできましたか?

では,この道の「通りにくさ」は何によって決まるでしょうか? それは,

①道の長さ  

②道の幅  

③どれだけデコボコしているか 

によって決まります。

 

ひとつずつ見ていきましょう。まずは①。 

同じデコボコした道でも,長ければ長いほど,通り抜けにくいというのはイメージできるかと思います。 

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次に②ですが,これもイメージしやすいと思います。

道幅は狭いより広いほうが通りやすいに決まっています。1人通るだけなら変わらないかもしれませんが,抵抗はたくさんの電気が通るので,狭いと渋滞しちゃいます。

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いまは「道」でイメージしてもらっていますが,実際の抵抗は円柱状の物体なので,道幅=円柱の断面積(底面積)になります。

  

最後に③です。 

道の長さと道幅で通りにくさが変わってくることはわかっていただけたと思います。

では,長さも幅も同じ道なら,全部同じ通りやすさなのかというと,必ずしもそうとは限りません。デコボコ具合が違うかもしれないからです。

同じ長さと道幅で比べたときの「デコボコ具合の違い」が「材質ごとの電気の通りにくさの違い」を表していて,これを「抵抗率」と呼びます。

 

例えば,導体で道を作ると,あまりデコボコしていない道ができます。

なぜなら,導体では物質ごとに差はあるけれど,抵抗率は基本的にどれも小さい値をもっているからです。

 一方不導体で道を作ると,すごくデコボコした道ができてしまいます。

不導体はどれも非常に大きい抵抗率を持っているからです。

 

蛇足ですが,世の中にはたくさんの物質があるので,「導体ほど小さくないが,かと言って不導体ほど大きくない抵抗率をもつ物質」も存在します。

これは「半導体」と呼ばれています。

半導体は,導体と不導体の中間の性質をもつ,中途半端に思える物質ですが,現在のテクノロジーには欠かせない重要なものです。

ここで話すと長くなるので,興味のある方はぜひ調べてみてください!!

  

今回のまとめノート

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たまに勘違いしている人がいるので補足しておきますが,回路に用いる抵抗は導体でできています。不導体ではありません。

不導体は電気がほぼ通れないので,それだと回路には使えません。

 

次回予告

次は電流について理解を深めていきましょう! 

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