電気回路

抵抗の基本

電気と電気回路とは」では、抵抗は、電流の流れにくさだと説明しました。
今回は、その抵抗について、もう少し役割について解説します。

抵抗とは

電気は電子の流れだと説明しましたが、この電子が進む途中に "通りにくい場所" があると、電子の流れは遅くなります。
これを実現しているのが抵抗です。

水の流れで例えると、ホースの途中を手で 「軽く押さえる」 と、水の流れる量が少し減ります。
次に「強く押さえる」と、さらに水は流れにくくなります。

  • 押さえる力が弱い → 水が流れやすい(抵抗が小さい)
  • 押さえる力が強い → 水が流れにくい(抵抗が大きい)

抵抗は、まさにこの 「押さえて流れにくくする」役割を持っています。

抵抗の大きさは、オーム[Ω]という単位で表されます。

抵抗があると何が起きるのか

抵抗があると電気回路には、次のような影響が出ます。

電流が少なくなる

抵抗が電流の流れを妨げるため、流れる電流の量が減ります。
これは、後で学ぶオームの法則で数値として計算できます。

抵抗の前後で電圧が下がる(電圧降下)

抵抗を通るとき、電子はエネルギーを失います。
このため、抵抗を通った後は、通る前と比べて電圧は低くなります。
このような、電圧が下がる現象のことを電圧降下といいます。

電子がエネルギーを消費して熱が生まれる(ジュール熱)

電流が流れると、電子が抵抗の中を進みます。
このとき電子は、抵抗の材料を構成する原子と何度も衝突します。
衝突が起きると、電子が持っていたエネルギーの一部が原子に伝わり、原子の振動(熱運動)が激しくなります。
このときに発生する熱を ジュール熱 といいます。

このことから、抵抗の値が大きいほど、電子が原子と衝突しやすくなるため、電流が流れたときに発生する熱も大きくなります。

実は、抵抗器を使わなくても、電線そのものにもわずかに抵抗があります。
そのため、電線にも小さなジュール熱は発生します。

抵抗器の種類

抵抗といっても、実はいくつかの種類が存在します。
IoTや電子工作ではよく使う代表的なものを紹介します。

  • 金属皮膜抵抗
    現在最もよく使われるタイプです。
    誤差が小さく、安定性が良く、IoTや電子工作では基本的に 金属皮膜抵抗 を選ぶと間違いありません。
  • 可変抵抗(ボリューム:VR)
    つまみを回すことで抵抗値を変えられる抵抗です。
    電圧調整、センサー調整などに使われます。
  • SMD(表面実装)抵抗
    基板に直接ハンダ付けされる小型の抵抗です。
    IoTボードにはこちらが使われています。

抵抗の使われる場所

抵抗は電子回路の至るところで使われていますが、ここでは詳しく説明せず、最低限のイメージだけ紹介します。
主に次の用途で使われています。

  • 電流を調整する
  • 電圧を分ける
  • 信号を安定させる

具体的な使い方(LEDの電流制限、分圧回路、プルアップ抵抗など)は、別の記事で解説する予定です。

まずは、抵抗は、電流の流れを調整し、エネルギーを熱として消費する部品ということだけ覚えておきましょう。

まとめ

  • 抵抗は電流を流れにくくする部品
  • 抵抗があると電子の動きが妨げられ、電流が少なくなる
  • 抵抗の前後で電圧が下がる(電圧降下)
  • 電子と原子の衝突によって熱(ジュール熱)が生まれる
  • 抵抗にはいくつか種類があるが、初級編では3種類を知れば十分
  • 抵抗はIoT回路の多くの場所で使われる

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