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CAREER LAB理系じゃない人へ「オームの法則」をバリわかりやすく伝える方法

理系じゃない人へ「オームの法則」を
バリわかりやすく伝える方法
CATEGORYコラム
DATE2015/10/27
エンジニアの仕事には様々の計算式が使われます。代表的なひとつが、オームの法則。しかし、実は「オームの法則って何?」と、後輩や友人や家族に聞かれた時、誰にでもわかるように優しく説明ができるエンジニアは、そんなに多くないかもしれません。あるいは、文系の方の中には、オームの法則が何なのか、理解があやふやなままという人もいるかもしれません。世の中には、オームの法則を鳥のオウムの習性か何かと勘違いしているような人もきっと少なくないでしょう。

そこで今回は、オームの法則とは一体なんなのか理系ではない人に理解してもらえるよう、超わかりやすく伝える方法を説明します。
「オームの法則ってなに?」という質問を真面目に説明してみる

オームの法則とは何か?

オームの法則は、物理学者であるゲオルグ・オームによって発見された法則です。厳密にいうと先に同じ理論をオームより45年も早くヘンリー・キャベンディッシュが発見していましたが、世間への公表はオームの方が先だったため、オームの法則と呼ばれるようになりました。みなさんもまだ世の中に知られてない新しい法則を発見したら、とりあえずブログやYoutubeなどに発表しておくことが大切ですね!

オームの法則が何かを一番かんたんに説明すると、電流の流れにくさ(抵抗)が一定の場合、電気の量(電流)が多いほど電気の圧力(電圧)が高まるです。

計算式は
「 V(電圧)=R(抵抗)×I(電流)」
です。

理系の方ならこれだけですぐ理解できると思いますが、文系の方には、もっと身近な事象にたとえた説明が必要かもしれません。  

オームの法則を水鉄砲で説明してみよう!

水鉄砲にたとえると、飛び出す水の量が電流、押す力が電圧、水の出口の大きさが抵抗です。

まったく同じ形状の水鉄砲の場合は、押す力が強ければ多くの水が飛び出し、押す力が弱ければ出てくる水の量は少なくなります。この時、押す力が強いほど、水の量も多くなる。このような関係を比例するといいます。

【水鉄砲】        
押す力 →大   水の量 →多い
押す力 →小   水の量 →少ない
上記を「比例」するという。
【水鉄砲】押す力で「比例」する
水の出口大きい(抵抗小) 水の量   →少ない
水の出口狭い(抵抗大) 水の量   →多い
出口の穴が大きくなるほど、水量が少なくなりこれを「反比例する」という。
【水鉄砲】抵抗する力で「反比例」する
一方、水の出口の穴が小さくなればなるほど抵抗が増し、同じ量の水を噴射するためには、引き金をもっと強く引く必要がありますよね。

お子様に説明する際などは、近所の100均ショップなどで2種類の水鉄砲を購入して、お風呂で実験してみるとわかりやすいかもしれませんね。

大学レベルにくわしく!
金属導体の中で電子がどう動いているかを考えてみよう!

電流は電圧が低いほうから、電圧が高い方へ吸い寄せられるように流れます。この電流と呼ばれているものの詳しく調べると実は電子というものの動きなのです。この電子を動かす力は、電圧の高い低いの差が大きいほど強くなり、一定の時間に流れる電流が多くなります。
一方で、電子の移動を阻害するものもあります。それは、金属中に存在する金属原子(正確には自由電子が抜けた金属陽イオン)です。金属原子は電子にとって障害物。それにぶつかることで、その速度はある上限をもって一定の水準に落ち着きます。これはたとえば、雨粒が落下する際、落下する力である重力と、雨粒にぶつかる空気抵抗とが釣り合い、落下速度が安定するのと同じ理屈です。

最終的に落ち着く速度を終端速度と言い、この終端速度は電圧の強さに応じて変化することを定式化したのが、オームの法則「I(電流)= V(電圧)÷ R(抵抗)」というわけです。

R(抵抗)は、金属ごとに固有の数値になります。余談ですが、特定の金属や化合物を非常に低い温度にすることで抵抗がゼロになる現象を「超電導」と呼びます。

オームの法則、まとめ

オームの法則は、電流、電圧、抵抗の関係を「I(電流)= V(電圧)÷ R(抵抗)」という計算式に表わしたものです。この世の中にある、ありとあらゆる電子機器は、正常な動作を長期間にわたって継続させるために、このオームの法則に基づいた回路設計がされているというわけです。

スマートフォンやテレビや冷蔵庫といった、身近な電子機器を便利に使い続けることができるのは、オームの法則のおかげ、回路設計エンジニアのおかげ、と言っても言い過ぎではないのですね。

理系ではない方に、「オームの法則って何?」と聞かれた際には、ぜひこのコラムを参考に説明してみてください。きっと、「よくわからんがすごいことをしていることは理解できた」くらいの感想はもらえることと思います。

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