電圧の計算・単位・電圧計の使い方が読むだけでわかる！

このページでは

を学ぶことができるよ！

また、このページは中２理科の電気の単元の３ページ目なんだ。

全てのページを読むと電気の学習が完璧になるよ。

ぜひチャレンジしてみてね！

みなさんこんにちは、このサイトを作っている

このページの内容は私が書いた下の本でも学習することができます。

電気分野の苦手を無くしたい方は、よろしければ使ってみてくださいね！

また、電気分野を動画で学習したい方は、以下の動画からも学習できます！

それでは電圧の学習スタート！

電圧の単位

では「電圧の単位」の学習から始めるよ。

単位はとても簡単で、「数字の後につけるもの」のことだよ。

例えば

こんな感じだね！

前のページから学習してきた人はもう大丈夫だね！

それでは、電圧の単位の学習を始めよう！

電圧の単位は「V」と書いて、「ボルト」と読むんだよ！

だからテストで、「電圧の大きさはいくつか」と聞かれたら

絶対に「○○V」と答えなければいけないんだね。

うん。そういうこと。

（前のページで勉強した電流の単位の「A」と絶対に混ぜないでね！）

電圧計のつかいかた

さて、次は「電圧計」の使い方の勉強だよ。

１番の違いは接続の仕方なんだ。

だから電流計と混ざらないようにしっかりと学習してね。

電圧計のつなぎ方

まずは回路図で確認していくよ。電圧計を回路図で書くとだね。

そして「電圧計は回路に並列につなぐ」

という決まりがあるよ。（電流計は回路に直列につないだね。）

「並列」とは、「分かれ道ができるように」だね。

回路図で書きながら確認しよう。

この回路の電球にかかる電圧を調べたいとするよ。

この場合、電圧計は、下の図１のように接続するんだ。

図１

どうかな？並列（分かれ道ができるよう）に接続されているね。

電圧計はこのように接続するんだ。

もちろん、下の図２、図３も図１と同じ回路になるからOKだよ。

図２　図３　

そういうこと。

ここで１つコツを言うと、

電圧計は「並列につなぐ」と考えるだけでなく、

「調べたいところをはさむようにつなぐ」

と考えてもわかりやすいよ☆

　→　はさむ！

　→　

　→　

　→　

こんな感じかな？

→　

それでいいけど、電圧計は電球や抵抗をはさまないと、調べる意味がないよ。

上のように導線だけをはさんでも、電圧計は「0V」で、調べる意味がないんだ。

「電圧計は導線だけでなく必ず何かをはさむ」これは覚えておこう！

それでは実物の電圧計の使い方をみていこう。

これが実物の電圧計だよ。中心に「V」と書いてあるね。

この電圧計を取り付けるには、まず、電池や電源装置の＋側を、下図の赤丸の部分につなぐんだ。

実際につなぐとこんな感じだよ。

さて、電池のマイナス側は、電圧計のどこにつなげばいいんだろう？

そうなんだ。

そしてこれも電流計と同じように、どこへつないでも大丈夫だよ。
（後で説明するけど、普通は300Vから接続するよ）

そして、「どこへつなぐかで調べられる電圧の最大量が変わるんだね。」

電圧計を上から見た写真を見てみよう。

左から「300V」「15V」「3V」となっているね。つまり黒の端子の

調べることができるんだ。

ここでは、②の15Vの端子につないだ写真をのせておくね。

電圧計の読み取り方

次に電圧計の目盛りの読み方を見てみよう。

－の端子は３つあるんだよね。

どの端子につないであるかで、読む目盛りが変わるんだよ。

①300Vの端子につないだ場合

上の図の青のライン
－1、0、1、2、3を読むようにするよ。

そして

－1→－100、　1→100、
2→200、3→300　と読むようにしよう。

この図では１と２の間、つまり「150Vの電圧がかかっている」と読み取ることができるね。

②15Vの端子につないだ場合

上の図の青のライン
－5、0、5、10、15を読むようにするよ。

5と10の間、つまり「7.5Vの電圧がかかっている」と読み取ることができるね。

③3Vの端子につないだ場合

上の図の青のライン
－1、0、1、2、3を読むようにするよ。

1と2の間、つまり「1.5Vの電圧がかかっている」と読み取ることができるね。

そう。そして、同じ針の場所でも接続してある端子によってかかっている電圧の大きさが違うんだね。

最後に－の３つの端子の使う順番の説明だよ。

端子は必ず300Vの端子から使うようにしよう。

そして、目盛りが読みにくければ15V→3Vと端子を変えていこう。

電流計の時も説明したけれど、例えば10Vの電圧がかかっているところに3Vの端子を使ってしまうと、針が振り切れてこわれてしまう恐れがあるんだ。

だから必ず端子は300V→15V→3Vの順に使うようにしてね。

では、電圧計の使い方をまとめるね。

とても大切だからしっかりと覚えてね！

電圧のイメージ

さて、ここからが本番。電圧を詳しく説明していくよ。

まずは「電圧」のイメージをしっかりつくろう。

そして何度も繰り返すけど、「電流」と混ぜないことが大切だよ！

ねこ吉。「電圧」ってどんなものかわかる？

電圧はね、電気を押すポンプのようなものなんだ。

絵にするとこんな感じかな？

電池（電源）が電圧を発生させるよ。

そして、電池が電気を押すと、回路に電流となって流れる。という感じかな？

よくある間違いだね。電気のもとは導線の中に入っているよ。それを電池が押して電流が流れるイメージがいいね。

(つまり電池は、人の体の「心臓」みたいなものだね。心臓が電池。血の流れが電流)

では、回路図での電圧の考え方を説明していくよ。

（ここが1番大切だよ）

図１

図１のような回路があったとするね。ちょっと電池の位置を変えるよ。

図2

図２は図１とまったく同じ回路といえるね。

図2

この図２の回路をイメージ図で表してみよう。それが↓の図だよ。

ピンクの流れる液→電流
滝と水車→電球
電池→電圧　　だよ。

前のページでは、ピンクの液体が電流で、これがグルグル流れているところまで学習したね。

回路のイメージ図では、電圧は「高さ」と考えるとわかりやすいんだ。

「電圧は電気を押す力」というのを説明したね。それを高さで表すんだ。

乾電池１つは1.5Vだから、

　　

上の図のように高さが1.5V分上がる。というイメージでいいよ。

(回路図では、Vはｍ(メートル)のように考えていいんだ。)

そうなんだ。電球や抵抗では必ず電圧の高さが下がるんだね。

今から回路での電圧の高さのルールを教えるね。

これに慣れればすべての問題の電圧がわかるようになるよ！

この４つのルールを覚えてね！

そうだね。例題を出しながら理解していくよ！

直列回路にかかる電圧

まずは直列回路（分かれ道がない回路）の説明だよ。

例１

電源の電圧は3Vだよ。さて、①にかかる電圧はいくつかな？

答えを先に言うと、3Vになるんだ。

だけどここでは、「なぜ3Vになるのか」が大切なんだ。答えがあっていた人も考え方を理解してね！

　

電池の手前をスタート地点に、回路を1周するよ。

まず電源が３Vだから、高さ３Vに上がるね。

そして、「ルール④回路を１周したとき、高さは「０」である。」

というのがあるから、「電球１個で何Ｖ下がれば１周したとき高さ０Vになるか？」と考えるんだ。

その通り。だから電球にかかる電圧は３Vなんだね。

この考え方ができればすべての電圧の問題がわかるよ。

次の直列回路にいくよ。

例２

①の電球にかかる電圧は何Vかな？

答えは3Vだよ。

なぜ答えが3Vかわかるかな？

　　

電池の手前をスタート地点に、回路を1周するよ。

まず電源が５Vだから、高さ５Vに上がるね。

次に、1つ目の電球にかかる電圧が2Vだから、電圧の高さが

5-2=3

で3Vまで下がるね。

つまり、2つ目の電球で3V下がれば、1周したときに0Vに戻ることができるね。

よって答えは3Vになるんだね。

考え方が大切だよ。

例３

電球と抵抗にかかる電圧が、それぞれ「2V、3V、1V」だね。

電源の電圧をV１とすると、V１は何Vかな？

回路を考えるときは電球と抵抗はまったく同じと考えていいよ。「電球は光る抵抗」のような感じだね。

そう。答えは6Vだね。

もう一度「電圧がよくわかる４つのルール」をのせておくね。

しっかりと覚えよう。

これを公式にしてみるよ。

直列回路の電圧の公式は

V₁＝V₂+V₃+V₄

となるんだ。

そう。電圧の記号は「V」を使うことが多いよ。

電流は「I」だったね。

この公式も覚えておくといいよ。

ただ、「電圧がよくわかる４つのルール」のほうが大切だね！

並列回路にかかる電圧

次に並列回路（分かれ道がある回路）の説明だよ。

例１

電源の電圧が4Vのとき、電球にかかる電圧①と②は何Vかな？

考え方は直列回路と全く同じ。「電圧がよくわかる４つのルール」でいいんだ。

電圧がよくわかる4つのルール

だね。

これをつかって例１を解いていこう。

まず電池の前からスタートし、電池があるから4V高さが上がるね。

そのまま↑、←と進んだところで、分かれ道があるね。

分かれ道があるときは、とりあえずどちらかの道へ進めばいいよ。

まずは上に進んでみよう。

上に進むと①の電球が１つあって、そのままゴールだね。つまり、①の電球で何V下がっているのかな？

正解。①は4Vだね。

次に下に進んだ場合を考えてみよう。

下に進むと②の電球が１つあって、そのままゴールだね。つまり、②の電球で何V下がっているのかな？

OK。②も4Vだね。

答え　①4V　②4V

イメージ図も追加してみるよ。

①も②もかかる電圧は4Vだね。

例２

電源の電圧が５Vのとき、電球にかかる電圧V₁、V₂、V₃は何Vかな？

答えを先に言うと、V₁、V₂、V₃すべて「5V」が正解になるよ。

「電圧がよくわかる４つのルール」の考え方でみていこう。

V₁からみていこう。電源の前からスタートして、電源で5V電圧が上がるね。

そして、3つの分かれ道があるけれど、まず上の道から行ってみよう。

上の道に行くと、電球が１つだけあって、そのままゴールだね。

電源で高さが5V上がって、1周回るときには0Vでなければいけないから、電球にかかる電圧V₁は5Vだね。

V₁は5V

次にV₂をみていくよ

電源の前からスタートして、電源で5V電圧が上がるね。

3つの分かれ道の真ん中を進もう。電球が１つだけあって、そのままゴールだね。

電源で高さが5V上がって、1周回るときには0Vでなければいけないから、電球にかかる電圧V₂は5Vだね。

V₂は5V

最後にV３だね。

電源の前からスタートして、電源で5V電圧が上がるね。

3つの分かれ道の下を進むと、電球が１つだけあってそのままゴールだね。

電源で高さが5V上がって、1周回るときには0Vでなければいけないから、電球にかかる電圧V₃は5Vだね。

V₃は5V

答え　V₁　5V　V₂　5V　V₃　5V

そうなんだ。

では、これを公式にしてみるよ。

並列回路の電圧の公式は

電源の電圧が、抵抗や電球にかかる電圧に等しい

となるんだ。

うん。この公式も覚えておいてね。

最後に応用問題だよ。

電圧がよくわかる４つのルールを覚えておくと、応用問題も簡単に解けるんだ。

上の図のV₁、V₂にかかる電圧はそれぞれいくつかな？

V₁は電源で5V上がって、1つ目の電球で2V下がるから、3V下がればいいね。

V₁＝3V

V₂は電球１つだけだから、5V下がればいいね。

V₂＝５V

イメージ図だとこのようになるね。

これで電圧の説明は終わりだよ。

回路の勉強で、1番難しいところだけど、よくここまで読んだね！

このページは必ず何回も読みに来てね。

読むたびに早く読めるようになって、知識も定着するよ。

「電流」と「電圧」の違いを完璧にすることが大切だから、前の「電流」のページも何回も読んで、混ざらないようにしよう！

本当によくがんばったね。次のページは抵抗の勉強をするよ。

お疲れさま。それではまたね☆

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