分流回路とは?
分流回路(電流分配回路)とは、全電流が2つ以上の経路(枝路)に分かれて流れる、シンプルな並列回路のことです。各抵抗には同じ電圧がかかるため、それぞれの枝路を流れる電流は抵抗値に反比例します。つまり、抵抗値が小さい方により大きな電流が流れます。この計算機では、キルヒホッフの電流則とオームの法則を使い、よく使われる抵抗2本のケースを扱います。
使い方
まず、並列部分に入ってくる全電流(アンペア)を入力します。次に、2つの抵抗値 R1 と R2(オーム)を入力してください。すると、各抵抗を流れる電流が表示されます。2つの枝路電流の合計は、入力した全電流と必ず一致します。
計算式の解説
2本の抵抗を並列に接続した場合、R1 を流れる電流は次のようになります。
$$I_{R1} = \text{I}_{\text{全電流}} \times \frac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$$
分子にあるのが「もう一方」の枝路の抵抗値である点に注目してください。これは、電流が抵抗の小さい経路をより多く流れる性質によるもので、R1 に流れる電流は R2 の重みで配分されるためです。R2 を流れる電流も、分子に R1 を置いた同じ式で求められます。
計算例
あるノードに 1 A が流れ込み、R1 = 100 Ω と R2 = 200 Ω に分かれるとします。このとき、
$$I_{R1} = 1 \times \frac{200}{100 + 200} = \frac{200}{300} = 0.6667 \ \text{A}$$
$$I_{R2} = 1 \times \frac{100}{300} = 0.3333 \ \text{A}$$
2つの電流の合計は 1 A となり、キルヒホッフの電流則が成り立つことが確認できます。また、抵抗の小さい R1 の方により大きな電流が流れていることもわかります。
よくある質問
なぜ抵抗の小さい方に多くの電流が流れるのですか? どちらの抵抗にも同じ電圧がかかっています。オームの法則(\(I = V/R\))から、R が小さいほど I は大きくなるためです。
抵抗が3本以上でも使えますか? このツールは抵抗2本のケースに対応しています。枝路が3本以上ある場合は、「もう一方」の抵抗値を、残りすべての枝路を並列合成した抵抗値に置き換えてください。
どの単位を使えばよいですか? 電流はアンペア、抵抗はオームを使ってください。結果はアンペアで表示されます。比率は無次元なので、単位を統一してさえいれば問題ありません。