直流回路

抵抗の並列接続と分流の法則をわかりやすく解説【電験三種 理論】

並列つなぎの合成抵抗と「電流の分け方」を完全マスター!

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ようこそ、第5講へ!今回のテーマは「抵抗の並列接続と分流の法則」やで!

前回の第4講では「直列接続」を学んだな。抵抗を一列につなぐと合成抵抗は足し算、電流はどこでも同じで、電圧が抵抗の比で分配される(分圧の法則)っていう話やった。

今回の「並列接続」は、直列とはまったく正反対の性質を持ってるんや。直列が「一本道」やったのに対して、並列は「分かれ道」。電流の通り道が2本以上あるから、電流が枝分かれするんやで。

家のコンセントを想像してみ。テレビもエアコンも同時に使えるやろ?あれは全部の家電が並列に接続されてるからなんや。もし直列やったら、1つの家電のスイッチを切ったら全部止まってしまう。並列だからこそ、それぞれ独立して使えるんやで!

電験三種では並列回路の問題は超頻出やで。特に合成抵抗分流の法則は必須の知識や。直列との違いをしっかり押さえていこう!

🎯 この講座で学ぶこと

📘 並列接続とは:電流の通り道が複数ある接続方法

📗 合成抵抗:\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \)(和分の積も!)

📙 並列回路の電圧:どの抵抗にも同じ電圧がかかる!

📕 分流の法則:\( I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \)(相手の抵抗が分子!)

📓 直列との対比:2つの接続の違いを完全整理

今回のイメージは「高速道路のインターチェンジ」やで。車線が1本の一般道(直列)に対して、高速道路の分岐点では車線が2本・3本に分かれるやろ?車(電流)は空いてるレーン(抵抗が小さい方)にたくさん流れる。レーンが増えるほど全体の交通量(電流)は増える。つまり道が増える = 流れやすくなる = 合成抵抗が小さくなる!これが並列のイメージやで!

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まずは「並列接続」って何なのかを確認するで!

並列接続とは、複数の抵抗を同じ2つの点(節点)の間につなぐ接続方法やで。電流の通り道が複数あるのが最大の特徴や。直列が「一本道」やったのに対して、並列は「分かれ道」なんやな。

まず回路図を見てくれ。

並列接続の基本回路 + E [V] I A B R₁ I₁ R₂ I₂ V 💡 電圧 V はどの抵抗にも同じ!

この図を見てくれ。R₁とR₂は同じ2つの節点(AとB)の間に接続されてるやろ?電流 I は節点Aで I₁ と I₂ に分かれて、それぞれ R₁ と R₂ を通って、節点Bで合流するんや。

ここで超大事なポイント。並列回路では、どの抵抗にかかる電圧も同じなんや。R₁にかかる電圧も R₂にかかる電圧も、どっちも同じ V。なぜかと言うと、同じ2点間の電位差は、どの経路を通っても同じやからや。山の頂上と麓の標高差は、どの登山ルートを通っても同じやろ?それと同じ原理やで。

一方、各抵抗を流れる電流は違うで。I₁ と I₂ は異なる値になるんや。抵抗が小さい方にたくさん電流が流れる。この「電流の分け方」が、後で学ぶ分流の法則やで。

📌 並列接続の2つの特徴

電圧はどの抵抗でも同じ:\( V = V_1 = V_2 \)

電流は各抵抗で異なる:\( I = I_1 + I_2 \)

スーパーのレジを思い出してみ。レジが2つ並んでたら、お客さん(電流)は空いてる方(抵抗が小さい方)に多く流れるやろ?でも、商品の値段(電圧)はどのレジで精算しても同じ。これが並列接続の本質や!

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並列接続の合成抵抗を求めてみよう!

合成抵抗っていうのは、複数の抵抗をまとめて1つの抵抗として見たときの値やったな。直列のときは「足し算」やったけど、並列では「逆数の足し算」になるんや。

なんでそうなるのか、導出してみよう。並列接続では電圧 V がどの抵抗でも同じやったな。せやから、各抵抗に流れる電流は…

合成抵抗の導出

各抵抗に流れる電流をオームの法則で表すと:

\( I_1 = \frac{V}{R_1} \)、\( I_2 = \frac{V}{R_2} \)

全体の電流 I は、各電流の合計やから:

\( I = I_1 + I_2 = \frac{V}{R_1} + \frac{V}{R_2} \)

V を共通因子として括り出すと:

\( I = V\left(\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\right) \)

ここで \( I = \frac{V}{R} \)(R は合成抵抗)と比較すると:

\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \)

\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \cdots \)
並列接続の合成抵抗 = 各抵抗の逆数の和の逆数

直列が「足し算」でシンプルやったのに対して、並列は「逆数の足し算」やから、ちょっとだけ計算が面倒やな。でも安心してくれ、次のステップで便利な公式(和分の積)を教えるで!

ちなみに、合成抵抗の結果は必ず個々の抵抗のどれよりも小さくなるんや。これは直列と真逆やな。直列は足し算で「大きくなる」、並列は「小さくなる」。並列にすると電流の通り道が増えるんやから、全体として流れやすくなる(=抵抗が減る)のは直感的にも納得やろ?

📌 並列合成抵抗の特徴

⚡ 逆数の足し算で求める

⚡ 合成抵抗は必ず最小の抵抗よりも小さくなる

⚡ 抵抗を並列に増やすほど → 合成抵抗はどんどん小さくなる

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ここで並列計算の最強の武器「和分の積」を紹介するで!

さっきの逆数の足し算は正直ちょっと面倒やろ?2つの抵抗が並列の場合には、もっと簡単な公式があるんや。

逆数の式を変形してみるで。\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \) の右辺を通分すると…

和分の積の導出

\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{R_2 + R_1}{R_1 R_2} \)

逆数を取ると:

\( R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \)(和分の積)

\( R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \) [Ω]
2本の並列合成抵抗 =「積 ÷ 和」(和分の積)

この公式は「分母が和(足し算)、分子が積(掛け算)」やから「和分の積」って呼ばれてるんや。めちゃくちゃ使い勝手がええから、必ず暗記してくれ!

和分の積の計算例 R = 6×3 / (6+3) = 18/9 = 2Ω(必ず3Ωより小さい!)

6Ωと3Ωの並列がになったな。ちゃんと最小の3Ωよりも小さくなってるやろ?

もう1つ覚えておいてほしいのが、同じ値の抵抗がn本並列のパターンや。

\( R = \frac{R_1}{n} \) [Ω]
同じ値 R₁ の抵抗が n本並列 → 合成抵抗は R₁ を n で割るだけ

例えば、10Ωが5本並列なら合成抵抗は \( 10 \div 5 = 2 \) Ωや。これもめっちゃ便利やで!

和分の積を覚えるコツは「上が掛け算、下が足し算」。もし忘れたら、「並列は道が増えるから流れやすくなる(抵抗が減る)」というイメージから、答えが小さくなる方の式を選べばOK。足し算だけやったら大きくなるから直列やし、和分の積は必ず元の値より小さくなるから並列や。

📌 並列合成抵抗の公式まとめ

⚡ 一般式:\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots \)

⚡ 2本の並列:\( R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \)(和分の積

⚡ n本の同値並列:\( R = \frac{R_1}{n} \)

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よっしゃ、確認問題や!和分の積を使ってみよう!

🧠 問題1(10点)

6Ωと3Ωの抵抗が並列に接続されている。合成抵抗は何Ωか。

サポートルート

和分の積を使って計算してみよか。

和分の積を使う

\( R = \frac{R_1 \times R_2}{R_1 + R_2} = \frac{6 \times 3}{6 + 3} = \frac{18}{9} = 2 \) Ω

「上が掛け算、下が足し算」やで!

答えが 3Ω より小さい 2Ω になったな。並列の合成抵抗は必ず最小の抵抗より小さくなるで。

🔄 確認問題

4Ωと12Ωの抵抗が並列に接続されている。合成抵抗は何Ωか。

発展ルート

ええぞ!発展問題や。3本並列の合成抵抗を求めてみよう!

🔥 発展問題(15点)

2Ω、3Ω、6Ωの3つの抵抗が並列に接続されている。合成抵抗は何Ωか。

💡 ヒント:\( \frac{1}{R} = \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} \) を通分して計算しよう。

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ここからは並列回路のもう1つの重要テーマ、「分流の法則」やで!

直列回路には「分圧の法則」があったやろ?並列回路にはその相棒として「分流の法則」があるんや。分圧が「電圧の分け方」を教えてくれたように、分流は「電流の分け方」を教えてくれるんやで。

ほな、導出してみよう。並列回路では電圧Vが全ての抵抗で同じやから…

分流の法則の導出(2つの抵抗の場合)

各抵抗に流れる電流:

\( I_1 = \frac{V}{R_1} \)、\( I_2 = \frac{V}{R_2} \)

全体の電流 \( I = I_1 + I_2 \) より、共通の電圧 V は:

\( V = I \times \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \)(合成抵抗 × 全電流)

これを \( I_1 = \frac{V}{R_1} \) に代入すると:

\( I_1 = \frac{1}{R_1} \times I \times \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} = I \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \)

\( I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \) [A]
分流の法則:分子は「相手の抵抗」(R₁の電流を求めるのにR₂が分子!)

ここでめっちゃ大事なことに気づいたか?分子が「相手の」抵抗になってるんや!R₁に流れる電流を求めるのに、分子に来るのはR₂。直列の分圧では「自分の抵抗」が分子やったのと真逆やで!

なんでこうなるのか?それは「抵抗が小さい方にたくさん流れる」からや。R₁が小さいと I₁ は大きくなるはず。分子を R₂(相手)にすれば、R₁ が小さいとき I₁ が大きくなるやろ?逆に R₁ が大きいと分母が大きくなって I₁ は小さくなる。直感とピッタリ合うんやで!

📌 分流 vs 分圧の比較

分圧の法則(直列):\( V_1 = E \times \frac{R_1}{R_1+R_2} \)←自分の抵抗が分子

分流の法則(並列):\( I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1+R_2} \)←相手の抵抗が分子

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分流の法則で一番間違えやすいのが「分子を自分にしてしまう」ミスや。ここで確実に覚える方法を教えるで!

🚗 高速道路の分岐で覚える!

2車線に分岐する高速道路を想像してみ。A車線は渋滞(抵抗大)、B車線はガラガラ(抵抗小)。ドライバー(電流)はどっちに行く?当然、ガラガラの方にたくさん流れるやろ!

つまり「相手が混んでるほど、自分のところにたくさん来る」。これが「分子は相手の抵抗」の意味や。相手の抵抗が大きいほど、自分のところに多く電流が流れてくるんやで!

もう1つの覚え方を紹介するで。

語呂合わせ:「分流は相手」

は相(ぶんりゅう は あいて)

は自(ぶんあつ は じぶん)

この2つをセットで覚えれば、もう間違えへんで!

では、もう1つの式も確認しとこう。R₂に流れる電流は…

\( I_2 = I \times \frac{R_1}{R_1 + R_2} \) [A]
R₂の電流:分子は R₁(やっぱり「相手の」抵抗!)

I₁ の分子は R₂、I₂ の分子は R₁。常に「相手の抵抗」が分子になるんや。そして当然、\( I_1 + I_2 = I \) が成り立つで。検算に使えるから覚えとこう!

📌 分流の法則 完全版

⚡ \( I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1+R_2} \):I₁の分子はR₂

⚡ \( I_2 = I \times \frac{R_1}{R_1+R_2} \):I₂の分子はR₁

⚡ 検算:\( I_1 + I_2 = I \) になれば正解!

⚡ 電流の比は抵抗の逆比:\( I_1 : I_2 = R_2 : R_1 \)

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具体的な数値で分流の法則を確認してみよう!

分流の法則(具体例) V = 12V I = 6A I₁=2A I₂=4A 分流の計算 I₁ = 6 × 3/(6+3) = 6 × 3/9 = 2A ← 分子は相手のR₂=3Ω I₂ = 6 × 6/(6+3) = 6 × 6/9 = 4A ← 分子は相手のR₁=6Ω 検算: I₁ + I₂ = 2 + 4 = 6A = I ✓

見てくれ。6Ωと3Ωの並列に合計6Aの電流が流れるとき、抵抗が小さい3Ωの方に多くの電流(4A)が流れて、抵抗が大きい6Ωの方には少ない電流(2A)が流れてるやろ?

電流の比を見ると、I₁ : I₂ = 2 : 4 = 1 : 2 やな。一方、抵抗の比は R₁ : R₂ = 6 : 3 = 2 : 1。つまり電流の比は抵抗の逆比になってるんや!抵抗が2倍なら電流は半分。これも直感と合うやろ?

もう1つの求め方も紹介しとくで。並列回路では電圧が同じやから、各電流はV/R₁、V/R₂で直接計算することもできるんや。

別解:電圧から直接求める方法

\( I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12}{6} = 2 \) A

\( I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12}{3} = 4 \) A

電圧Vが分かってる場合は、こっちの方がシンプルやで!

📌 分流の計算方法は2通り

⚡ 方法1:分流の法則 → 全体の電流 I と抵抗値が分かってるとき

⚡ 方法2:V/R で直接計算 → 共通電圧 V が分かってるとき

⚡ どっちでも正解。状況に応じて使い分けよう!

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第2問や!分流の法則を使ってみよう!

🧠 問題2(10点)

6Ωと3Ωの並列回路に合計12Aの電流が流れている。6Ωの抵抗に流れる電流は何Aか。

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分流の法則で考えてみよか。「分流は相手」を思い出してな!

分流の法則を使う

R₁ = 6Ω に流れる電流を求めるとき、分子は相手の R₂ = 3Ω

\( I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} = 12 \times \frac{3}{6+3} = 12 \times \frac{3}{9} = 4 \) A

抵抗が大きい6Ωの方に、電流は少なく流れるんやで。

🔄 確認問題

2Ωと3Ωの並列回路に合計10Aが流れている。2Ωに流れる電流は何A?

発展ルート

ええぞ!発展問題や。電圧から各電流を求めるパターンやで!

🔥 発展問題(15点)

24Vの電源に4Ωと12Ωの抵抗が並列に接続されている。12Ωの抵抗に流れる電流は何Aか。

💡 ヒント:並列回路では各抵抗にかかる電圧は同じ(24V)。直接 I = V/R で求められるで。

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前半の総まとめとして、直列と並列の違いを徹底比較するで!

ここまで学んだ直列(第4講)と並列(今回)の特徴を整理しよう。この対比表は電験三種の基礎中の基礎やから、完璧に覚えてくれ!

直列と並列の完全比較 比較項目 直列接続 並列接続 合成抵抗 R₁ + R₂(足し算) R₁R₂/(R₁+R₂) 合成Rの大きさ 個々より大きい 個々より小さい 電流 どこでも同じ 各抵抗で異なる 電圧 各抵抗で異なる どこでも同じ 分配法則 分圧(自分が分子) 分流(相手が分子) イメージ 一本道 分かれ道 💡 直列と並列は「電流と電圧の性質」が真逆!

この表を見れば一目瞭然やな。直列と並列は電流と電圧の役割が完全に入れ替わってるんや。直列で「同じ」だった電流は並列で「異なる」に変わり、直列で「異なる」だった電圧は並列で「同じ」に変わる。この対称性が美しいところやで!

📌 覚えるコツ

⚡ 直列 = 電流が同じ、電圧が分かれる → 分圧(自分が分子)

⚡ 並列 = 電圧が同じ、電流が分かれる → 分流(相手が分子)

⚡ 合成抵抗:直列は大きくなる、並列は小さくなる

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後半スタートや!まずは並列回路を解く「黄金の3ステップ(並列版)」を伝授するで!

直列では「合成抵抗→電流→各電圧」の3ステップやったな。並列では順番がちょっと変わるんや。

Step 1:合成抵抗を求める

\( R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \)(和分の積)

Step 2:全体の電流を求める

\( I = \frac{E}{R} \)(オームの法則)

Step 3:各抵抗の電流を求める

分流の法則、または \( I_n = \frac{V}{R_n} \) で直接計算

具体例で確認してみよう!

計算例:3ステップで完全攻略 30V I = ? 10Ω 15Ω Step1: R = 10×15/(10+15) = 150/25 = 6Ω Step2: I = 30/6 = 5A Step3: I₁=30/10=3A, I₂=30/15=2A(検算: 3+2=5A ✓)

10Ωと15Ωの並列に30Vを加えた場合。合成抵抗は6Ω(和分の積)、全体の電流は5A、そして各抵抗の電流は10Ωに3A、15Ωに2A。抵抗が小さい10Ωの方に多く流れてるのが分かるやろ?

ちなみにStep3では、分流の法則を使わずにV/Rで直接計算してるで。並列は全抵抗に同じ電圧がかかるから、こっちの方が楽な場合も多いんや。状況に応じて使い分けてくれ!

📌 並列の黄金3ステップ

⚡ Step1:合成抵抗 \( R = \frac{R_1 R_2}{R_1+R_2} \)

⚡ Step2:全体の電流 \( I = E / R \)

⚡ Step3:各電流 \( I_n = V / R_n \) or 分流の法則

⚡ 検算:\( I_1 + I_2 = I \) を確認!

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ここで並列接続が実際にどこで使われてるかを見てみよう!

実用例①:家庭のコンセント

家の中の家電は全て100Vの電源に並列に接続されてるんや。テレビも冷蔵庫もエアコンも、全部に同じ100Vがかかる。もし直列やったら、家電の数や種類で電圧が変わってしまって使いもんにならへんやろ?並列だからこそ、どの家電にも安定した100Vが供給されるんやで。

実用例②:「なぜブレーカーが落ちるか」の理解

家電を並列にどんどん追加すると、合成抵抗がどんどん小さくなるやろ?そうすると全体の電流 \( I = V/R \) が大きくなる。電流が許容値を超えるとブレーカーが落ちる。タコ足配線で家電を増やしすぎるとブレーカーが落ちるのは、並列の性質そのものなんや!

実用例③:電子回路での並列抵抗

手持ちに10Ωの抵抗しかないけど5Ωが欲しい…そんなとき、10Ωを2本並列にすれば \( 10/2 = 5 \) Ωが作れるんや。電子工作では、欲しい抵抗値を並列の組み合わせで作ることがよくあるで。

並列接続は「チームワーク」みたいなもんや。1人で重い荷物を持つより、2人で分けた方が楽やろ?抵抗を並列にすると、仕事(電流)を分担できるから、全体として「楽に流れる」=抵抗が小さくなるんや。人数(並列数)が増えれば増えるほど、1人あたりの負担は軽くなるで。

📌 並列の実用ポイント

⚡ 家庭の家電はすべて100V並列

⚡ 並列を増やす → 合成抵抗↓ → 電流↑ → ブレーカー注意

⚡ 手持ちの抵抗を組み合わせて欲しい値を作れる

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第3問!黄金の3ステップを使って解いてみよう!

🧠 問題3(10点)

24Vの電源に8Ωと24Ωの抵抗が並列に接続されている。電源から流れる全電流は何Aか。

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3ステップで考えてみよか。

Step 1:合成抵抗

\( R = \frac{8 \times 24}{8 + 24} = \frac{192}{32} = 6 \) Ω

Step 2:全電流

\( I = \frac{E}{R} = \frac{24}{6} = 4 \) A

並列の合成抵抗 6Ω は、最小の 8Ω より小さいで。正しく計算できてるな!

🔄 確認問題

12Vの電源に6Ωが2本並列で接続されている。全電流は何A?

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さすがや!発展問題。未知の抵抗を逆算するパターンやで!

🔥 発展問題(15点)

6Ωの抵抗と未知の抵抗 \( R_x \) が並列に接続されている。合成抵抗が4Ωのとき、\( R_x \) は何Ωか。

💡 ヒント:和分の積の式に合成R=4Ω, R₁=6Ωを代入して、Rxについて解こう。

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ここでよくある間違いを整理するで!並列回路のミスパターンを知っておこう!

❌ 間違い①:並列なのに合成抵抗を「足し算」する

6Ωと3Ωの並列を「6+3=9Ω」としてしまうパターン。これは直列の式や!並列は和分の積で \( 6 \times 3 / (6+3) = 2 \) Ω が正解。答えが元の抵抗より大きくなったら「これ直列の式を使ってしもた」と気づこう!

❌ 間違い②:分流で「自分の抵抗」を分子にする

R₁に流れる電流を求めるとき \( I_1 = I \times \frac{R_1}{R_1+R_2} \) としてしまうパターン。これは分圧の法則と混同してるんや。「分流は相手」を思い出してくれ!分子は R₂(相手の抵抗)やで!

❌ 間違い③:並列なのに電流が全部同じと思う

「並列だから電流は同じ」は間違い!並列で同じなのは「電圧」や。電流が同じなのは「直列」の特徴やで。直列と並列の特徴を入れ替えて覚えてしまわないように注意や!

❌ 間違い④:合成抵抗の結果が元の抵抗より大きい

並列の合成抵抗は必ず個々の抵抗の最小値より小さくなる。もし計算結果が元のどれかの抵抗より大きくなったら、計算ミスしてるか式を間違えてるかのどっちかや。これは最強の「自己チェック」方法やで!

📌 間違い防止チェックリスト

⚡ 並列の合成R → 元のどの抵抗よりも小さいか?

⚡ 分流の分子 → 相手の抵抗になってるか?

⚡ 並列で同じなのは → 電圧(電流じゃない!)

⚡ 検算 → \( I_1 + I_2 = I \) を確認!

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次は「3本以上の並列」の計算方法やで!

和分の積は2本の並列専用の公式やったな。じゃあ3本以上のときはどうするか?方法は2つあるで。

方法①:逆数の足し算(正攻法)

例:2Ω、3Ω、6Ω の並列

\( \frac{1}{R} = \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} \)

通分(分母6):\( = \frac{3}{6} + \frac{2}{6} + \frac{1}{6} = \frac{6}{6} = 1 \)

\( R = \frac{1}{1} = 1 \) Ω

方法②:2本ずつ段階的に合成(裏技)

例:同じ 2Ω、3Ω、6Ω の並列

まず 2Ω と 3Ω を和分の積で:\( \frac{2 \times 3}{2+3} = \frac{6}{5} = 1.2 \) Ω

次に 1.2Ω と 6Ω を和分の積で:\( \frac{1.2 \times 6}{1.2+6} = \frac{7.2}{7.2} = 1 \) Ω

同じ答えが出たな!通分が苦手なら、こっちの方が楽かもしれへんで。

どっちの方法でも答えは同じになるから、自分がやりやすい方を使えばOKや。電験三種の本番では計算スピードも大事やから、数字を見て「通分しやすいか?」「2本ずつの方が楽か?」を素早く判断する練習をしておくとええで。

あと、同じ値の抵抗が3本以上並列の場合は超簡単。RΩが n本なら \( R/n \) で一発や。例えば 12Ωが4本並列なら \( 12/4 = 3 \) Ω。試験でもよく出るから覚えとこう!

📌 3本以上の並列の計算法

⚡ 方法①:\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} \) で通分

⚡ 方法②:2本ずつ和分の積で段階的に合成

⚡ 同値n本:\( R = R_1 / n \)(割るだけ!)

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電験三種で並列回路が出題されるパターンを整理するで!

パターン①:合成抵抗を求める

一番基本的なパターン。2本なら和分の積、3本以上なら逆数の足し算。必ず答えが元の抵抗より小さいかを確認しよう。

パターン②:分流で特定の抵抗の電流を求める

「〇〇Ωに流れる電流はいくらか」というパターン。分流は相手の法則を使うか、V/R で直接求めるかの2通りあるで。

パターン③:未知の抵抗値を逆算する

「合成抵抗が〇Ωになるには、もう1本の抵抗は何Ωか」というパターン。和分の積の式に既知の値を代入して方程式を解くんや。

パターン④:電力の計算と組み合わせ

「並列接続の各抵抗で消費される電力は?」というパターン。\( P = V^2/R \) を使うと、並列では電圧が同じやから抵抗が小さい方が電力が大きいことが分かるで。

逆算のテクニック

例:6Ωと Rx の並列で合成抵抗が4Ω。Rx は?

和分の積より:\( 4 = \frac{6 \times R_x}{6 + R_x} \)

両辺に \( (6 + R_x) \) を掛ける:\( 4(6 + R_x) = 6R_x \)

\( 24 + 4R_x = 6R_x \) → \( 24 = 2R_x \) → \( R_x = 12 \) Ω

📌 電験三種の頻出パターン

⚡ 合成抵抗の計算(和分の積 or 逆数の足し算)

⚡ 分流の法則で電流を求める

⚡ 未知の抵抗の逆算

⚡ 電力計算との組み合わせ

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最終問題や!総合力を試すで!

🧠 問題4(10点)

20Vの電源に5Ωと20Ωの抵抗が並列に接続されている。電源から流れる全電流は何Aか。

サポートルート

3ステップで整理してみよか。

Step 1:合成抵抗

\( R = \frac{5 \times 20}{5 + 20} = \frac{100}{25} = 4 \) Ω

Step 2:全電流

\( I = \frac{E}{R} = \frac{20}{4} = 5 \) A

合成4Ωは最小の5Ωより小さい → OK!

🔄 確認問題

並列回路の合成抵抗は、個々の抵抗よりも大きい?小さい?

発展ルート

さすがや!最後の発展問題。同値並列の応用やで!

🔥 発展問題(15点)

20Ωの抵抗を何本並列に接続すれば、合成抵抗が4Ωになるか。

💡 ヒント:同値n本並列の公式 R = R₁/n を使おう。

メインルート

第5講の内容をまとめるで!

第5講 まとめ:並列接続と分流 ⚡ 並列接続の基本 合成抵抗 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + … 電圧はどこでも同じ V / 電流は各抵抗で異なる 合成抵抗は必ず個々の最小値より小さくなる 🔢 和分の積(2本並列) R = R₁×R₂ / (R₁+R₂) 同値n本:R = R₁/n 📐 分流の法則 I₁ = I × R₂/(R₁+R₂) 分子は「相手の抵抗」!(分流は相手) 🏆 黄金の3ステップ ①合成抵抗 → ②全電流 → ③各電流 検算: I₁+I₂+… = I になればOK! ⚠️ よくある間違い 分流の分子は「相手」(自分にしたらアウト!) 合成Rが元より大きい→計算ミス! / 並列で同じなのは「電圧」

📌 第5講の最重要ポイント

⚡ 合成抵抗:\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots \)

⚡ 和分の積:\( R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \)

⚡ 並列の電圧:どこでも同じ V

⚡ 分流の法則:\( I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1+R_2} \)(相手が分子

⚡ 電流の比は抵抗の逆比:\( I_1:I_2 = R_2:R_1 \)

メインルート

第5講「抵抗の並列接続と分流の法則」、お疲れさま!

今回は直列の「相棒」である並列接続を学んだな。合成抵抗の逆数の足し算、和分の積、そして分流の法則と、覚えることが多かったけど、しっかりついてきてくれたな!

特に大事なのは直列との違いや。直列は「電流が同じ、電圧が分かれる」、並列は「電圧が同じ、電流が分かれる」。この対比を頭に叩き込んでおけば、どんな問題が来ても慌てへんで。

そして分流の法則の「分子は相手の抵抗」。これだけは絶対に忘れんといてくれ!分圧の法則の「分子は自分」とセットで覚えるのがコツやで。

🎯 この講座で学んだこと

並列接続:電圧は同じ、電流は分配される

合成抵抗:\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots \)

和分の積:\( R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \)

分流の法則:\( I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1+R_2} \)(相手が分子!)

直列との対比:電流/電圧の役割が真逆

3本以上:逆数の足し算 or 2本ずつ段階合成

次回の第6講では、直並列回路の合成抵抗を学ぶで。直列と並列が組み合わさった「混合回路」の解き方や。今回と前回の知識をフル活用することになるから、しっかり復習しておいてな!直列の足し算と並列の和分の積、この2つの武器を使いこなせれば、どんな複雑な回路もスッキリ解けるようになるで!

直列と並列をマスターしたら、次はいよいよ2つの組み合わせ。ここまでの土台がしっかりしてれば怖いもんなしや!

🎉 第5講 完了!

今回のスコア 0

📊 学習の記録

    📚 次回予告:第6講「直並列回路の合成抵抗」

    次回は直列と並列が組み合わさった「複合回路」を攻略するで。「どこが直列でどこが並列か」を見抜く力と、段階的に合成していく手順を学ぶで。今回までの直列・並列の知識がフル活用されるから、しっかり復習しておいてな!

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