直列回路の電流と抵抗について

質問

中学2年生です。理科で習った直列回路での電流のことで質問させてください。
直列回路ではどこも電流の大きさは同じということですが、その回路に2つの抵抗があった時、その2つの抵抗の間に流れている電流の大きさが他の部分と同じというのがしっくりいきません。

抵抗をトンネルに、電流を大勢の人間として見立てて考えた場合、抵抗が大きいところではその中を通る人間がきゅうきゅうに押し付けられてなかなかスムーズにトンネル内から脱出できないことを想像します。だからトンネルとトンネルの間の道にはいっぺんに全員が抜け出てこられない状態であり、そこには全員がいないということは他の回路に流れている電流と同じというわけではなさそうに思えてなりません。

どのように解釈したら納得がいくでしょうか。お願いします。
理科の勉強として「そういうものなのだ」と思えばそれはそれでわかるのですが、
どうしても納得がいかないので・・・

回答No.6

fjnobu

たとえがあまり良くないですね。
それよりも、抵抗と電線を水を流すパイプと考えてください。
同じ高さの入れ物に太いパイプと細いパイプをつないだとします。高い場所の入れ物は電圧で、太いパイプは小さい抵抗であると考えます。
２本を並列につなぐと太いパイプには大量に水が流れます。これが電流が多く流れたことに対応します。
太いパイプと、細いパイプを直列につなぐと、細いパイプに流れる量で制限されます。直列に繋ぐと電流が少なくなることに対応します。
水のパイプと電線の電流の違いは、パイプは太さにより流れる量は制限されますが、電気は電線の太さでは制限されないところが違うので注意してください。

回答No.5

Zincer

私も決して悪くないと思いますが、２点ほどイメージを修正して下さい。

その１．先ず最初に、道路上の全ての位置に均等に人を配置して下さい。
その２．電子は人の様に何か目的を持って一方に移動していない。つまり押されない限り（電圧がかからない限り）動かない
※これだとギュウギュウに混んでいる様に思えるので、すかすかの状態で「何か周りが混んで来たから、空いている方に行ってみよう！」ぐらいのイメージが良いかもしれません。
将来のために一応触れておきますが、この混み具合のことを「電位（単位はＶで同じですが電圧では有りません）」といい、電位差（混み具合の差）が電圧になります。

では、スイッチをオンにして、経過を考えて見ましょう。
ステップ１．１つめのトンネル（抵抗）の前が混んできたので、トンネルを抜けようとします。
ステップ２．１つめのトンネルを抜けて出てきた人のために、２つめのトンネルとの間が混み始めます。
ステップ３．混み具合が上がる事によって、２つめのトンネルを抜ける人が徐々に増えて行くでしょう。
ステップ４．「１つめのトンネルを抜けて来る人数」＝「２つめのトンネルを抜ける人数」になったところに、中間の道路の混み具合が決まります。

補足
「１つめのトンネルを抜けて来る人数」＞「２つめのトンネルを抜ける人数」のとき
・中間の道路の混み具合が上がるため、「２つめのトンネルを抜ける人数」が徐々に増えるでしょう。

「１つめのトンネルを抜けて来る人数」＜「２つめのトンネルを抜ける人数」のとき
・中間の道路の混み具合が下がるため、、【「２つめのトンネルを抜ける人数」が徐々に減る。】か、【「１つめのトンネルを抜けて来る人数」が徐々に増える。】のどちらかが起きます。

こうして、最終的に道路を移動する人数は同じになるのです。

このように考えると納得出来ますか？
実際の回路では、この行程を瞬時に行っていますので、オームの法則が成り立つのです。

回答No.4

leonhitman

貴君の問いに対する答えは、Ｖ＝Ｉ＊Ｒという式を見て何が分かりますか？という問いに答えられるかによります。つまるところ、貴君は、オームの法則を理解できていないようですね。君の例え話は、わかりにくい例え話です。ですので、理解が出来ていない！という結論に達するのです。電圧は、電位差であり、電流は、電荷の移動ですよ。抵抗は、その移動を妨げる働きをするだけです。半導体を知っているね？絶縁体も知っているね？導体があるよね？3つの違いが分かるかな？絶縁体は、電流を通さないマテリアルのことです。しかしながら、漏れ電流という微量の電流が流れるので、完全な絶縁は、無理です。漏れ電流が増加すると絶縁破壊が起きる・・・。わかる？これは、大学で私が電気工学科で習った知識の一部に過ぎない。非常に奥深い学問です。物理に関しては・・・。貴君は、初歩の初歩でつまずいています。今一度教科書、参考書で、再勉強しましょう！そうそう分かりにくい質問であるところにもってきて、何でも聞けば答えてくれる人がいると思っている貴君のような人は、最近言われている理工系離れと、大きく関係していそうです。良いですか！自分で理論を理解できる人が、理工系向きであり、理屈屋は、偏屈屋でしかありません！理工系とは、似て非なるものですよ。屁理屈なら小学生でも言えますから・・・。あとは、自分で考えてください。これも勉強です！！

回答No.3

lineage_of_kei

中学生とは思えないほどの着眼に感服ですｗ

かなりいい線いっていると思います。

回路という逃げ道がない『輪っか』の道で人々が輪状に並び行儀よくクルクル回るという状態(電流が流れるという状態)で、トンネルのような障害(抵抗)があっても

『全体としての移動速度をいくらか遅くして、みんなが行儀よく自分がトンネルを通るのを待って、結果としてスムーズにクルクル回れるようにする』

というのが自然には思えませんか？
質問者様のモデルは、いわば行儀の悪い人のモデルで前の人を押しのけてでも自分もトンネルを通りたいというモデルです。

電流(厳密には電流密度と言いますが)をどう見積もるかということがキーになりますが、この人で言うならば

人の流れの速さ　×　横に並んで歩ける人数

が電流の値といえます。つまりトンネルの幅(抵抗)に合わせて横に並ぶ人数を自然にチョイスして、さらには速さも自分で考えて動いているといえます。

そのために回路全体で同じ電流値を持つように自然が『調整』していると考えると理解しやすいでしょうか？

回答No.2

sunspot_number

直列回路で異なる値の抵抗器が在るとそれぞれの抵抗器の両端に掛かる電圧は異なります。
オームの法則から抵抗器の抵抗値に比例します。
値の大きい抵抗器の両端には高い電圧（電位差）が掛かりますから抵抗値が大きくても同じ電流が流せる(流れる)のです。

回答No.1

Cupper-2

いやあ、まさにその通り。

でもね、ぎゅうぎゅう詰めになっている場所って周りに強く押し当てますよね。
はい。圧力…この場合、抵抗の入り口と出口の間の電圧が高くなります。
また、そんな場所って暑苦しいよね。そうなんです。抵抗が熱く発熱するんですよ。

電流は逃げ道がないから無理矢理流されていると思ってください。
その代わりに上記のような現象が起きるんです。

こう考えるとなんか納得できませんか。