キルヒホッフの法則

電気回路には、必ず守られる2つの重要なルールがあります。

・電流は、分岐や合流があっても、全体の量は増えたり減ったりしない
・回路を一周すると、上がった電圧と下がった電圧は必ずつり合って0になる

これらをまとめて「キルヒホッフの法則」といいます。
今回は、キルヒホッフの電圧則と電流則について、具体例を交えながら解説します。

キルヒホッフの電圧則とは

電気回路の各部分にかかる電圧を1周分合計すると0になるという法則をキルヒホッフの電圧則といいます。
電池で上がった電圧と、抵抗などで下がった電圧の合計が必ず同じになる。
回路を一周したときに、上がった電圧と下がった電圧が打ち消し合って、0になる。
これがキルヒホッフの電圧則です。

電圧が20[V]の電源に抵抗Rが、2[Ω]、3[Ω]、5[Ω]の電球を直列接続したとき、流れる電流の量は、オームの法則により、

　電流I[A]＝電圧V[V]÷抵抗R[Ω]

から、20 ÷ (2+3+5) ＝ 2[A]
となります。

電流が求まると、次のオームの法則より、各抵抗の電圧を求めることができます。

　電圧V[V]＝電流I[A]×抵抗R[Ω]

抵抗が2[Ω]の電圧は、　2[A]×2[Ω]＝4V
抵抗が3[Ω]の電圧は、　2[A]×3[Ω]＝6V
抵抗が5[Ω]の電圧は、　2[A]×5[Ω]＝10V

となります。

したがって、各抵抗で 4V、6V、10V に分かれて合計20Vになります。
これは電池の20Vとちょうど釣り合っていて、ループ全体で見ると「+20V（電源） −20V（抵抗の合計）＝0V」となる、これがキルヒホッフの電圧則です。

複数の電線を1点で接続した場合、接続点に流れ込む電流と、接続点から流れ出る電流の大きさは等しいという法則をキルヒホッフの電流則といいます。
つまり、電流は合流点や分岐点があっても、総量の電流は増減しないということになります。
これを電流保存の法則とも呼ばれています。

電流は途中で消えたり、新しく生まれたりしません。
分かれた電流は、必ずどこかで合流して元の量に戻ります。

電気回路に分岐があり、電流I₁がI₂とI₃に分岐されるとき、分岐後の電流I₂とI₃の和は、I₁と同じ大きさになります。
　Ｉ₁＝Ｉ₂＋Ｉ₃
したがって、I₁、I₂、I₃のうち2つの電流の大きさがわかれば、残りの1つの電流の大きさも計算できるということになります。

電流は途中で消えたり増えたりしません。
分かれても、合流しても、必ず元の量に戻ります。