この記事では、電子回路における抵抗の基本的な機能や種類、オームの法則を用いた計算方法、色コードの読み方、接続方法について解説しています。
電子部品における「抵抗」の機能とその原理
電子回路における「抵抗」とは、電流の流れを制限するための部品です。これは、電子機器の動作を安定させたり、特定の部分に流れる電流の量を調整するために用いられます。抵抗はその名の通り、電流の「抵抗」を行い、エネルギーを熱として散逸させることで、回路内の電流を適切なレベルに保ちます。
抵抗の基本的な種類
抵抗にはいくつかの基本的な種類があります。固定抵抗と可変抵抗の2つが主な分類とされています。
- 固定抵抗: これは、抵抗値が固定されているタイプの抵抗です。最も一般的なものにカーボン抵抗や金属皮膜抵抗があります。
- 可変抵抗: このタイプの抵抗は、抵抗値を変更できる特性を持っています。ポテンショメータやトリマーがこれに該当します。
オームの法則と抵抗
抵抗の働きを理解する上で、オームの法則は重要な概念です。オームの法則は、電流、電圧
V = I * R
ここで、Vは電圧（ボルト）、Iは電流（アンペア）、Rは抵抗（オーム）を表します。この式からわかるように、抵抗が大きければ大きいほど、同じ電圧で流れる電流の量は少なくなります。
抵抗の計算と実用例
抵抗の計算は、オームの法則を基にして行われます。例えば、LEDライトを適切な明るさで点灯させるためには、適切な抵抗を接続する必要があります。LEDが2.0Vの電圧で20mAの電流で点灯すると仮定した場合、電源が5Vの場合には、以下のように抵抗を計算することができます。
R = (Vsource – VLED) / I
ここで、Vsourceは電源の電圧、VLEDはLEDの動作電圧、IはLEDの電流です。これによって、LEDを適切に動作させるための抵抗が計算できます。
抵抗の色コード
一般的な固定抵抗には、抵抗値を識別するための色コードが印刷されています。色コードは、通常4本の帯から成り、それぞれの帯の色が特定の数値や倍率を表しています。たとえば、赤、紫、茶、金の帯がある抵抗の場合、抵抗値は「2(赤) 7(紫) ×101(茶)Ω」であり、許容誤差は「±5%(金)」となります。このようにして抵抗の値を読み取ることができます。
抵抗の接続方法
抵抗は、シリーズ接続や並列接続といった方法で回路に組み込まれます。
- シリーズ接続: この接続方法では、抵抗は直列につながれます。シリーズ接続された抵抗の合計の抵抗値は、各抵抗値の和となります。すなわち、Rtotal = R1 + R2 + … + Rnです。
- 並列接続: 並列接続では、抵抗は平行につながれます。並列接続された抵抗の合計の抵抗値は、各抵抗値の逆数の和の逆数となります。すなわち、1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rnです。
結論
抵抗は電子回路において不可欠な部品であり、電流の流れを適切に制御することで、様々な電子機器の安定動作を実現しています。抵抗の種類や接続方法、色コードによる識別などを理解することは、電子工学において基本的かつ重要なスキルです。オームの法則を用いて必要な抵抗値を計算し、適切な抵抗を選択して回路に組み込むことで、目的に応じた電子回路を構築することができます。これらの知識を活かして、より高度で効率的な電子回路の設計と理解を深めましょう。
