物理学では、回路は電流が流れる経路を表します。さまざまな電子機器の仕組みを理解するには、回路の基礎的な理解が不可欠です。このレッスンでは、回路の構成要素や機能など、回路の基礎を紹介します。
電気回路は、電流が流れる導電性材料で作られた閉ループです。回路の目的は、電気エネルギーをある点から別の点に転送することです。回路が機能するには、電気エネルギーの供給源(バッテリーなど)、導体(ワイヤなど)、および電気エネルギーを消費する負荷(電球やモーターなどの電気機器) が必要です。
回路には主に 2 つの種類があります。
回路の仕組みを理解するには、いくつかの重要な原理が役立ちます。
電圧、電流、抵抗の関係はオームの法則によって定義され、次のように表されます: \( V = I \times R \)
電池、小さな電球 (負荷として)、および導線を使用して、簡単な回路を構築できます。導線の一方の端を電池のプラス端子に接続し、もう一方の端を電球に接続します。次に、電球の 2 番目の端子から別の導線を電池のマイナス端子に接続します。すべてが正しく接続されていれば、回路は完成し、電球が点灯して電流が流れていることを示します。
回路図は、さまざまなコンポーネントを表す記号を使用して回路を図式的に表現したものです。これらの図は、回路の接続方法を視覚化する簡単な方法を提供します。回路図で使用される一般的な記号は次のとおりです。
これらの記号を学習することで、回路図を読んで理解できるようになり、回路の構築や分析が容易になります。
直列回路では、部品が次々に接続されます。たとえば、2 つの電球を電池に直列に接続すると、両方の電球に同じ電流が流れます。1 つの電球が切れると、回路が壊れているため、もう 1 つの電球も消えます。
並列回路では、コンポーネントは並列分岐に接続されます。 2 つの電球をバッテリーに並列に接続すると、各電球はバッテリーへの独自の直接経路を持ちます。 つまり、各電球は独立して動作できます。 1 つの電球が切れても、その経路の回路は完全なままなので、もう 1 つの電球は点灯し続けます。
電源から供給される電圧と回路内の抵抗が連携して電流の流れを決定します。電圧または抵抗を変更することで、電流を制御できます。たとえば、抵抗が同じであれば、電圧を上げると電流が増加します。逆に、電圧が同じであれば、抵抗を増やすと電流が減少します。
回路内の電圧、電流、抵抗を測定するには、マルチメーターと呼ばれる機器を使用します。マルチメーターは、さまざまな特性を測定するように設定できます。
回路を理解することは物理学の基礎であり、電子工学や電気工学に関心のある人にとって不可欠です。部品、回路の種類、回路の仕組みなど、回路の基礎をマスターすれば、より複雑な電子システムやイノベーションを探求する準備が整います。回路の構築と分析の練習は、物理学のこの魅力的な分野における理解とスキルの向上につながることを忘れないでください。
