直列・並列回路シミュレーター

回路シミュレーターの使い方

1. 回路を選びます。電池は左にあり、+ 極に印があります。電球は受け取る電力に応じて光り、青い点は − 極から + 極へ流れる電子で、電流が大きい所ほど速く動きます。式で使う電流の向き (慣習的な電流) はその逆です。
2. 電池の電圧と各抵抗を変え、画像の下で電球ごとの電流、電圧、電力を読み取ってください。スイッチを開くと枝が 1 本切れます: 直列ではすべて消え、並列ではほかの電球は光ったままです。グラフは R₁ の抵抗を変えたときに R₁ が受け取る電力を示し、回路の残りの部分と等しいところで最大になります。
3. 分圧回路では負荷をつないだとたんに出力が下がる様子を、ホイートストンブリッジでは検流計が 0 になる R₄ を探してみてください。オームの法則の計算、直列・並列の計算、分圧回路の計算 では、自分の値で同じ計算ができます。

よくある質問

直列回路と並列回路の違いは何ですか?

直列では部品が 1 本の道に並ぶので、どれにも同じ電流が流れ、電圧の合計が電池の電圧になります: R = R₁ + R₂ + …。並列では各部品が同じ 2 点の間に別々の道をもつので、どれにも電圧がそのままかかり、電流が足し合わさります: 1 ÷ R = 1 ÷ R₁ + 1 ÷ R₂ + …。家の配線は並列で、どの電灯にも電源電圧がかかり、1 つを消してもほかは消えません。

キルヒホッフの法則とは何ですか?

電流則: 電荷はたまらないので、接続点に流れ込む電流と流れ出る電流は等しくなります。電圧則: 電荷あたりのエネルギーはつり合わなければならないので、どの閉回路を一周しても電圧の上がりと下がりの合計は 0 です。オームの法則と合わせれば、抵抗と電池からなるどんな回路も解けます。シミュレーションは各節点でこれを行っています。

電球を増やすと電池の電圧が下がるのはなぜですか?

実際の電池には内部抵抗 r があります。流れる電流によって電池の中で I × r ボルトが下がるので、端子電圧は E − I r になります。電球を並列に足すと全体の抵抗が下がって電流が増え、電圧降下も大きくなります。r を 0 にすると理想的な電池になります。

導線の中の電子はどれくらいの速さで動きますか?

ゆっくりです。直径 1 mm の銅線に 1 A 流れているとき、電子は 1 秒に 0.1 mm も進みません。それでも電球がすぐつくのは、電場がほぼ光速で回路を伝わり、すべての電子をいっせいに動かすからです。ここでは電流の大きさを比べられるよう、点の動きを大幅に速くしています。

WebGL が無効と表示されます。

3D 表示には WebGL が必要で、現行のブラウザはすべて対応しています。ブラウザ設定でハードウェアアクセラレーションが無効になっているか、グラフィックドライバーが非常に古いと無効になることがあります。ハードウェアアクセラレーションを有効にするか、別のブラウザをお試しください。

何かアップロードされますか？

いいえ。シミュレーションはお使いのブラウザが WebGL で描画しています。どこにも送信されず、ページを一度読み込めばオフラインでも動きます。