オームの法則計算機

オームの法則は、1827年にこの法則を発表したドイツの物理学者ゲオルク・オームにちなんで名付けられ、電気回路における電圧・電流・抵抗の関係を表します：V = I × R。電圧（V、単位はボルト）は、回路に電流を押し流す電気的な圧力です。電流（I、単位はアンペア）は、電荷が流れる速さです。抵抗（R、単位はオーム）は、部品がその流れにどれだけ逆らうかを表します。この法則は、導体を流れる電流は、その両端にかかる電圧に正比例し、抵抗に反比例することを示しています。

オームの法則を視覚的に理解する一般的な方法は、電気回路を水道システムにたとえることです。電圧は水圧のようなもので、水を管に押し流す力です。電流は流量のようなもので、1秒間にある地点を通過する水の量です。抵抗は管の狭さのようなもので、管が狭いほど流れに強く逆らい、同じ流量を得るためにより高い圧力が必要になります。圧力を高めたり管を太くしたりすると水の流れが増えるのと同じように、電圧を上げたり抵抗を下げたりすると電流が増加します。

電力（P、単位はワット）は、電気エネルギーが熱・光・運動などの他の形態に変換される速度です。P = V × I で計算されます。これをオームの法則（V = I × R）と組み合わせると、さらに2つの有用な式が得られます。V = I × R を P = V × I に代入すると P = I² × R となり、I = V ÷ R を代入すると P = V² ÷ R となります。これらの関係をまとめると、電圧・電流・抵抗・電力のうち2つが分かれば、残りの2つを計算できるということになります。これがまさにこの計算機が行っていることです。

V = I × R と P = V × I はさまざまな形に組み合わせたり並べ替えたりできるため、電圧・電流・抵抗・電力を関連づける公式は全部で12通りあり、素早く参照できるよう「輪」の形で描かれることがよくあります。電圧と電流が分かっている場合：R = V÷I、P = V×I。電圧と抵抗が分かっている場合：I = V÷R、P = V²÷R。電圧と電力が分かっている場合：I = P÷V、R = V²÷P。電流と抵抗が分かっている場合：V = I×R、P = I²×R。電流と電力が分かっている場合：V = P÷I、R = P÷I²。抵抗と電力が分かっている場合：V = √(P×R)、I = √(P÷R)。

オームの法則は、一定の温度において電圧や電流の大きさに関係なく抵抗が一定である「オーム性」の部品——抵抗器、電線、その他の導体——に対して正確に成り立ちます。実際の多くの部品は「非オーム性」です。ダイオード、トランジスタ、白熱電球のフィラメント（加熱により抵抗が上昇する）、その他の半導体デバイスは、電流と電圧の関係が直線ではありません。こうした部品に対しては、オームの法則は近似値として、あるいは特定の動作点においては依然として有用ですが、単純な抵抗器の場合のように、その挙動全体を表すことはできません。