電気・電子の理論や計算が嫌いな人も多いと思いますが、それがわからないでも電子工作は楽しめます。
自分が楽しめたら、それだけでいいと割り切るのもいいでしょう。
もちろん、このHPでは、難しいことは書いていません。
オームの法則、抵抗値の合成、電力など、中学時代に習ったものも少しで、もちろん、それを知らなくてもOKです。
音を出してみる、LEDをチカチカさせてみる … などの「やりたいこと」をやって、必要になったときに学びなおせばいいのです。（知らなくても遊べますから）
もしもの場合を考えて1冊の本を買いました
私の場合も、HPの文章を書くので、下の本を購入しました。
うまく書かれており、直流関係だけを一通り読んだのですが、交流理論はGIVE UPでした（笑）
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価格:2200円 |
回路図、オームの法則、合成抵抗などは知っておいたほうがいいのですが、ここでは、「私がよくわからなかったこと」を紹介しますので、おさらいをしてみてください。
【問題】それぞれの回路の電圧はいくら？
この上側の図は、2つの電圧差のある回路をつなぐ際のプルアップやプルダウン抵抗などに関連するものです。
さて、V1～V6の６か所のテスターで測った電圧はいくらですか？ … という問題です。
電圧は電位差ということですが、私はこのことも知りませんでした。
答えは、V1＝V2＝は5V で、それ以外は0Vです。 OKでしたか？
私は、V1とV2は電源と同じ5V ということを頭で理解できずに、回路を組んで電圧を測って納得しました。
もしも電圧が 5Ｖ ではなく、100Vで、抵抗が1000倍の100ｋΩであれば、Ｖ１とアースを手で握ると大変なことになります。つまり、感電します。
ただ、オームの法則から 電流は 100/100000＝0.001A つまり1mAで、体も抵抗体ですから、感電して死ぬことはありません。
このように、計算を知っていると、安心につながるという「いいコト」もあります。
抵抗器は、電圧と電流を下げる役割をする
私はこのことがわかるまでにも時間がかかりました。
回路中の抵抗器は、電圧を下げる役割と電流を制限する役割があって、上の「開いた回路」の抵抗器は電流を下げる役割で、下側の「閉じた回路｝では、電圧と電流を下げる役割をしている … ということですね。
つまり、開いた回路では電源の電圧がかかっていても、抵抗器で電流が下げられています。
電圧調整器を作ってみました
このことがわかって、下のような道具を作ったところ、結構使い道があります。
これは 一種の「電圧調整器」です。
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回路図にかくと、こんな感じになります。
5Vの電源を使って、ボリュームを回せば、0.5V～5Vの電圧が取り出せる … という簡単な道具です。
これで、電源電圧から 1/10～1/1 の電圧が取り出せます。
これは、低周波発振器の出力電圧を調整したり、常用の電源の5Vより低い電圧を使うために作ったのですが、流れる電流は、オームの法則から、電流I=E/R＝5/（5000+500）＝1mA で、ボリューム最小では 5/500＝10ｍA が流れるということがわかります。
もっと電流を流したいのなら、抵抗値の小さいものにすればいいだけですね。
このように、「ちょっと何か変わったことをやってやろう … 」というときに、オームの法則や抵抗の合成の考え方などは便利ですし、さらに、こういう道具を作ってみると、電圧や電流を変えるというイメージがわかってきますね。
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「オームの法則」を知っているとよいこと
ちなみに、上の問題図の赤丸部分の電流値は、「オームの法則」を使って求められますし、簡単に測定することもできます。
私のオームの法則の覚え方は E=IR （いー・いこーる・あいあーる）です。
赤丸部分の電流は、電圧＝電流ｘ抵抗 の式を 電流＝電圧/抵抗 と変形すると、電源が5Vでは、抵抗100Ωに流れる電流は、 5/100＝0.05A（＝50mA） となります。
実は、この「50mA」というのは、小さな抵抗器では注意しないといけない電流値で、重要なことですので、この後で取り上げています。
このように、電圧・電流・抵抗のうちの2つがわかれば、残りの1つが計算できるのが「オームの法則」のいいところです。
「オームの法則は常に正しい！」とする決まりがあります
つまり、オームの法則は常に成り立っているとして、さらに、下のこともあわせて詮索しないことになっています。
1）テスターで測った電圧値や電流値は「正しい」
2）導線の抵抗は考えないし、抵抗の温度変化も考えない。
3）電源や抵抗器などの誤差は無視する。
これらの説明はながくなるので割愛しますが、「オームの法則はどこでも使える」ということですね。
オームの法則には、2つの内容があります。
①導線の電流は両端の電位差に比例し、その比例定数は一定で、その逆数が抵抗である」
②導線の抵抗は長さに比例し、断面積に反比例する」があります。
このように文字で書くと難しそうですが、
①は第1法則で 「電流＝電圧／抵抗」という内容です。 そして、②の第2法則ですが、このHPではふれていません。
（注）ここでは、電流はI、電圧はE、抵抗はRと表記しています。
もちろん、I・E・Rではなく、A・V・R などと表示してもいいですし、E=IR I=E/R R=E/I でも、V=AR A=V/R R=V/A でも、V=IR でも、電圧＝電流ｘ抵抗 でも、覚えやすいものを一つ知っておくだけでいいでしょう。
私は E=IR だけを覚えていて、都度、式を変形して使っています。
電力もよく使います
電力（W：ワット）＝電圧（V：ボルト）ｘ電流（A：アンペア） です。
そして、電力をたくさん消費すれば「熱」がたくさん発生するので、これも重要です。
熱は電流が流れることで発生するのですが、電流を流すためには電圧が必要なので、熱の大小は電力で考えるとイメージしやすいでしょう。
オームの法則の V=AR などから、 W＝A2R＝V2/R などに変形して計算することなどができますので、これを知っておくと危険に対応ができて便利ですね。
市販の抵抗値は飛び飛び
市販の抵抗器セット
市販の抵抗器は飛び飛びの値のものしかありませんので、計算値に近い値の抵抗器を無理やり使うことがしばしば起こります。
趣味の電子工作では、オームの法則などで計算した抵抗値のものは、まず市販されていませんので、ほとんどが、計算値に近い抵抗器を使います。
そうすると、計算した電流や電圧も変わりますが、趣味の電子工作はこれでOKという場合が多いのです。
このようなアバウトなものにも慣れていく必要がある … ということも覚えておいてください。
→参考に、Amazonの抵抗セットのページを見ておいてください
小さい抵抗器は熱くなりやすい
このHPで使う抵抗器のほとんどは、このような1/8W型（＝0.125W）の小さな抵抗器です。
電力（ワット）は電圧ｘ電流 です。
5Vで25mA（0.025A）の電流を流すと 5ｘ0.025＝0.125W ですから、触れると抵抗器が熱くなっています。
抵抗器は容量の1/2～1/3以内の電力で使うのが推奨されます。
つまり、小さな抵抗器では、いろいろな実験がしにくいのですが、このHPではその都度組み付ける「実験回路」なので、小さな抵抗器で（気を使いながら）それ以上の電流であっても短時間使用しています。
でも、これは危険なことで、「電流と熱」には、常時意識していないといけません。
抵抗器に触れて、熱くないかどうかを確かめるのもいいのですが、計算するとわかりますね。
1/8Wの小さな抵抗器では常に電流値を意識していないといけません。
市販の抵抗値がなければ合成かアバウトで
市販の抵抗器は飛び飛びになっています。
合成抵抗を計算して使うことも出来ますが、それはほとんどありません。
しかし、下の計算の仕方だけは再確認しておきましょう。
もちろん、いずれの時も、「電流と熱」に注意することは忘れないようにしましょう。
1）直列
2）並列
【プラスして覚えておくといいこと】
このとき、直列の場合は、回路に流れる電流が等しい、並列の場合は、各抵抗器に掛かる電圧が等しい という考え方を使うことがよく出てきます。
これは、出てきたときに説明していますが、覚えておくと便利です。
計算は「道具の一つ」と考えましょう
だから、知っていると便利ですが、知らなくても遊ぶことができます。
何かの理論や数式からいろいろ発展して考えていくのは楽しいと思えるようになればしめたものですが、いやいや覚えることはありません。
ともかく「楽しめる」電子工作であれば長続きするでしょう。
