直列回路に同じ電流?

質問

電気の初歩的な質問です
直列回路の複数の抵抗には同じ電流が流れるとありますが
例えば1つめの抵抗が大きいものであった場合、そこで電流が消費されて
2つ目以降の抵抗に流れる電流が少なくなるイメージがあるのですが
違うのでしょうか
また、1つめの抵抗で仕事をして抜け殻になった電子が、2つ目以降の
抵抗に流れても、1つ目の抵抗に流れてきた時と同じエネルギーをもって
るとは思えません
用語の定義の勘違い等あると思いますが
よろしくお願いします

回答No.2

shkwta · ベストアンサー

＞そこで電流が消費されて
＞2つ目以降の抵抗に流れる電流が少なくなるイメージがあるのですが

直列回路の複数の抵抗には同じ電流が流れます。

電磁気学の基本法則であるマクスウェルの方程式から導かれる定理の一つに、電荷保存則とか電気量保存の法則と呼ばれる法則があります。電気量の総和は一定である、電気量が新しく生まれたり消滅したりはしないという法則です。

電線の一端から出発した電流が、電線を流れるうちにだんだん減衰するとします。すると、電荷保存則によれば、減衰した分の電気量が、電線の途中に蓄積されなければなりません。

コンデンサーのように電気量を蓄えるしくみを電線の途中に設ければそのようなことが可能です。通常の電線でもコンデンサー効果がわずかにありますが、無視してよい程度です。

したがって、通常は電線の途中に電気量が蓄積されることはなく、ある時間内に電線の一端から入った電気量と、他端から出た電気量は等しくなります。つまり、電線のどこでも電流は同じです。このことは、途中に抵抗があっても同様です。抵抗に電気量が蓄積されないからです。

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＞1つめの抵抗で仕事をして抜け殻になった電子が

電子が電源から出発するときに満額のエネルギーを受け取り、回路を進む間にそのエネルギーを順次放出し、電源に戻るときはエネルギーが空になっているというイメージをお持ちなのかもしれませんが、実際は違います。

回路に電流が流れるとき、回路の周囲にそれに応じた電磁場が生じます。回路の中の電子は電磁場から常にエネルギーを受けとって運動しています。そして、電子の運動によって熱を発生させたり、光を発生させるなどの作用をします。

電磁場のエネルギー→電子の運動エネルギー→他のエネルギー

という変換が、回路のどこでも起こっているわけです。電磁場と電子は相互に作用しあっていますが、エネルギーを運んでいるのは電子でなく電磁場です。ただし、（直流では）電磁場がエネルギーを運ぶために、電子の流れが必須です。

電磁気学の計算上は上のように扱いますが、次のように考えることもできます。

電線のある部分に存在する負電荷Ａ（電子）に注目します。前方の負電荷は、電源に引っ張られて進みます。すると、本来正負がつりあっているはずの電線中で、正電荷が過剰になります。Ａはこの過剰正電荷に引かれて前に進みます。

また、Ａの後方の負電荷は、電源から押されて進みます。すると、Ａの後方では負電荷が過剰になるので、これに押されてＡが進みます。

このように、電源からの電気力が、電線内の負電荷を介して順次に伝わり、電流を起こしていると考えることができます。

わかりにくいときは補足してください。

回答No.6

pochi_won

１つめ、２つめと、分けて考えるから考え難いのでは？
電圧源から見れば、ループ上の直列抵抗は１つの合成抵抗でしかありません。
初歩的な話ですみませんが、例えば１Vの電圧に１Ωと４Ωの抵抗が繋がってループしていたとします。
合成抵抗は５Ωですので、電流は１V÷５Ω＝0.2Aですよね。
これが、１Ωと４Ωで同じなのが分からないなら、それぞれの抵抗の両端の電圧を考えてみてください。
E=IR（オームの法則）は判かりますよね。
１Ωの両端には１Ω×0.2A=0.2V、４Ωの両端には４Ω×0.2A=0.8Vです。
この電圧を抵抗値で割ってみてください。同じですよね。

回答No.5

e10go

> そこで電流が消費されて

電流は消費されません。
電流は流れるだけで、消費されるのは電力です。

> 2つ目以降の抵抗に流れる電流が少なくなる

直列回路の抵抗には、すべて同じ電流が流れます。
回路(抵抗)に入った電流は一方から入って、もう一方から同じ電流が出ます。

電流の流れ；
回路入り口(電流;1A)→抵抗A→(電流;1A)→抵抗B→(電流;1A)回路出口
こんな感じです。

> また、1つめの抵抗で仕事をして抜け殻になった電子が、2つ目以降の
> 抵抗に流れても、1つ目の抵抗に流れてきた時と同じエネルギーをもって
> るとは思えません

この「エネルギー」とは、「抵抗で消費される電力」に相当しますね。

回路内の抵抗では、それぞれの抵抗の大きさに見合った電力が消費されます。
つまり、
回路に入ってくる電子には、最初から「回路内で消費されるエネルギー」
が含まれており、それぞれの抵抗で、その大きさに見合ったエネルギーが
消費されます。

電力消費例「抵抗A(1Ω)・抵抗B(2Ω)の直列回路に「入り口：出口」間3V印加で、
電流1Aが流れ、3W消費」
↓
回路；入り口→抵抗A(1Ω,1V,1W消費)→抵抗B(2Ω,2V,2W消費)→出口

回答No.4

noname#17230

> そこで電流が消費されて2つ目以降の抵抗に流れる電流が少なくなる．．．

「電流が消費されて電流が少なくなる」のではなく、「電力が消費されて
電圧が低下する」のです。これが「抵抗による電圧低下」です。

こうイメージできれば、すんなり理解できませんか？

> 1つ目の抵抗に流れてきた時と同じエネルギーをもってるとは思えません

だから「電圧が減っている」のではないでしょうか。

回答No.3

backflip

よく水路に例えられます。
ポンプで水を押し上げ、（電池）
坂道で水が落ちる。（抵抗）
道が狭いほど（抵抗が大きいほど）
水量は少なくなる。（電流が小さくなる）
水の高さ＝電位
水の高さの差＝電圧

回答No.1

tantan1234

仕事をする力エネルギー＝電圧とかんがえたらどうでしょうか？
電流は道であり　値は道幅とでも考えたらどうですか