ACアダプタの電圧を落とす

質問

中学生に電気の単元を勉強をさせるために、1V～10Vの可変電源が必要になりました。
手元には、使わなくなったノートパソコン用のACアダプタ（Out：19V-3.95A）があるので、
これをつかって、1V、2V、3V・・・と電圧を変えて、10Ω、20Ωの抵抗に流れる電流を測定させようと思っています。

ACアダプタから取り出した電源に、直列に抵抗を入れて、目的の回路に、目的の電圧がかかるようにしていいのでしょうか。
オームの法則が成り立つことを実験で確認させたいです。
このとき使う抵抗は可変抵抗でいいのでしょうか。
それとも、DCコンバーターキットをパーツ屋さんで買った方が、安全で、確実でしょうか。

回答No.7

tadys · ベストアンサー

抵抗を入れることで電圧を変えることはできますが、10Ω、20Ω…と変えるたびに適切な抵抗を選ばないと同じ電圧になりません。
可変抵抗を使えば調整してあわせることが出来ますが、電流が大きいと高価になります。
10オームの抵抗に19Vから1V～10Vになるようにするためには抵抗値が18Ωで最大で1A流すことの出来る可変抵抗が必要です。
この可変抵抗器での最大消費電力は4.5Wになります。
余裕を見ると10Wの可変抵抗器が必要になりますが、入手できたとしてもかなり高価になるでしょう。
抵抗には1kΩ以上のものを使用するのが良いでしょう。

安定化電源キットを使用することをお勧めします。
このあたりから入力電圧が見合ったものを選ぶと良いでしょう。
http://eleshop.jp/shop/c/c331131/
http://akizukidenshi.com/catalog/c/cdengen5/
注意が必要なのはキットのDC入力ジャックとACアダプタの出力プラグが合わない可能性があることです。
その場合、ジャックかプラグの交換が必要になります。

パソコン用のACアダプタにこだわらないのであれば、ACアダプタとそれに対応したジャックが購入できます。
安定化電源キットの入力電圧が19Vに対応していないものを選ぶことも出来ます。
http://akizukidenshi.com/catalog/c/cswpower/

お礼

>10Wの可変抵抗器が必要になりますが、入手できたとしてもかなり高価になるでしょう。
ちょっと安易に考えていたみたいです。確かになかなか高額ですね。
「安定化電源キット」の方が安上がりみたいですね。

PC用ACアダプタにこだわりはないのですが、使用しなくなったいろいろなACアダプタが大量にあるので、再利用しておきたいなと考えています。

回答No.10

myuki1232

そもそも 10Ω の抵抗に 10V もの電圧をかけたらどうなるか理解していますか？
電気の知識もないのに、危険な実験をしようとしているのではないかという自覚はありますか？
安全に関するすべての知識を教えるというのは、普通なら何年もかかることであり、Q&A で教えるのは不可能です。安全な方法とは、「あなたがこんな質問をする必要が無いくらい勉強すること」しかありません。

お礼

みなさんのご教示のおかげで、安定化電源キットとACアダプタを使用して無事に実験を行うことができました。
10Ω、20Ω、30Ωのセメント抵抗(20W)を使って、電圧を2倍、3倍と増やしていくと、流れる電流も2倍、3倍となることが確認でき、グラフを作成させると、きれいに直線のグラフになりました。
さらに直列、並列の合成抵抗を作り、流れる電流の違いも実験で確認できました。

ただ、10Ωの抵抗に長い時間、電流を流した場合、そこそこの発熱量がありました。ヒートシンクを付けると、より安全になりそうです。

電池ボックスを複数個与えたパターンもやってみたのですが、回路の接続に手間取ったり、電池の電圧が中途半端な小数になるので、抵抗値を計算するために筆算が必要になったりと、予想以上に時間がかかりました。

補足

>そもそも 10Ω の抵抗に 10V もの電圧をかけたらどうなるか理解していますか？
え？回路に1Aの電流が流れるんじゃないんですか？
もしかして、市販の抵抗は許容誤差があるので、ちょうど1Aが流れないとかの指摘ですか？
10Wなので、1/4Wや1/8Wのカーボン抵抗使ったら燃えるとか？
耐電10V以上のリード線を使わないといけないとか？

>電気の知識もないのに、危険な実験をしようとしているのではないかという自覚はありますか？
うーん、人間の抵抗値を1500Ωとすると、10Vの電圧をかければ、6.7mAの電流が流れて、相当な苦痛を味わうとか？
（交流電流ならかなり危険ですが、直流電流だとそんなに危険だとは感じないんですが・・・）
乾燥時と濡れている時では抵抗値が違うので、濡れた手で触らないとか？
中学校の教科書では10Ω、20Ω、30Ω・・・の抵抗に、直列ないし並列で2V、4V・・・10Vと電圧をかけ、電圧と電流の関係をグラフに書く実験が載っているので、適切に実験を行えば危険はないと思うのですが。
あまり、電気の知識はないのですが、実験を中止するほど危険な要素は感じられません。

>安全に関するすべての知識を教えるというのは、普通なら何年もかかることであり、Q&A で教えるのは不可能です。
確かに、安全に関する知識の全てをQ&Aで教えるのは不可能ですね。
「高濃度アンモニア水の蒸気を一気に嗅ぐ」とか「発癌性の五酸化バナジウム金属を飲み込む」とかの事故に比べれば、1Aの電流を扱う実験では事故が起こりにくいと思うのですが、安易に考えすぎでしょうか。
もちろん、無注意で実験させるようなことはしないですが。
感電して電線から離れなくなっている人は蹴飛ばして助けろ。とかの知識は習いました。

>安全な方法とは、「あなたがこんな質問をする必要が無いくらい勉強すること」
この指摘は十分に痛感しております。CPUを自作できるぐらいまで勉強してみようと思います。

回答No.9

toiawasedesuyo

５５歳　男性
再度書き込みます
スライダックの出口は電圧調整されたコンセントと考えて下さい
複数のACアダプタを接続は可能です
ただ、一人しか試験出来ません
電圧を変動させると接続されたＡＣアダプタ全部の電圧変更になります
出力には若干のばらつきがあり複数が同時にはばらつきにより出来ません。

お礼

1人つきスライダック1つ・・・。人数分揃えるのは、予算が足りなさそうなので、今回は安定化電源キットの購入で進めようと思います。
ただ、1家に1台、スライダックは必要そうですね。

回答No.8

foomufoomu

> ところで、安定化電源1つで、同時に2人ないし3人で電源を取り出すことって
> できるのでしょうか。並列で配線すれば、複数の回路に2Vの電圧をかけれるとか。
安定化電源の内部抵抗が十分に低ければ、並列で実験が可能ですが、内部抵抗がある程度大きければ、隣で実験が始まる／終わるたびにフラフラと電圧、電流が動きます。

そんなことで頭を悩ますより、単純にそれぞれ安定化電源を使うべきでしょ。

お礼

>そんなことで頭を悩ますより、単純にそれぞれ安定化電源を使うべきでしょ。
あまり大量に購入する予算は取れなかったので、2人で同時に使用できれば、購入数が半分で済むかなと思ったのですが、ペアで実験するか、2班に分ける等、工夫してみます。
たしかに、隣で実験が始まったら、こっちの電圧がふらふらするのは、いい環境じゃないですね。
安定化電源キットなら2千円ぐらいから買えるみたいなので、そっちを購入します。

回答No.6

tetsumyi

１０Vで１A以上流せる可変抵抗は見つけるのが難しいと思うし、価格的にも相当高価格になります。
DCコンバーターも１Vから出力できる物はあまりないようです。

これくらいでしょう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06970/
ただ、DCコンバータでも電流を流すと電圧は落ちますから、電圧計、電流形を同時に接続した抵抗回路を作って同時測定できるようにする必要があります。
10Ω、20Ωの抵抗は精度が高い１０W以上の物が必要ですが入手できるでしょうか？

お礼

定電圧が欲しいというより、「10Ωの抵抗に0.5Aないし0.2Aの電流が流れる電圧を出力できる電源が欲しい」が正しいかもしれません。
電圧計、電流形は複数購入する予定なので、教えていただいたキットでやれそうです。
>10Ω、20Ωの抵抗は精度が高い１０W以上の物が必要ですが入手できるでしょうか？
セメント抵抗を使おうと考えています。電子部品等を取り扱っているとても大きなショップが比較的近所にあるので、そこで全て手に入ると思います。

回答No.5

foomufoomu

その方法でも、オームの法則は成り立ちますが、
実験としては、適切とは思えません。

途中に入れた抵抗のせいで、なにか特別な電流が流れているのではないか？
という疑問を感じる学生が多数出るでしょう。むしろ疑問をもたない学生はボンクラだと思います。

ちゃんとしたスライダックや安定化電源を使うべきです。

お礼

スライダックって子供の頃、社会見学で行った工場で見かけた気がします。
当時はなんの装置かわかってませんでしたが、電圧を変える装置なんですね。
ただ、中学生の電気実験の横でスライダックがあるシーンはなかなかシュールですね。

合成抵抗の説明まですれば、途中に抵抗が入っていても、なんとか理解できると思っていたのですが、、、

ところで、安定化電源1つで、同時に2人ないし3人で電源を取り出すことってできるのでしょうか。並列で配線すれば、複数の回路に2Vの電圧をかけれるとか。

回答No.4

mimazoku_2

分圧させればいいのでは？

回答No.3

noname#215107

まずはオームの法則だけでなく、基本的な回路の知識を勉強なさることをお勧めします。
直列に抵抗を入れると、電源の内部抵抗＋付け加えた抵抗＝負荷から見た電源の内部抵抗　となってしまい、負荷抵抗との間で分圧された電圧が出力されてしまいます。

負荷にとらわれず電圧を一定にするには、定電圧回路を作成する必要があります。
添付画像は簡単な定電圧回路の一例です。左側の可変抵抗で電圧を出力します。
右の「負荷」が実験でつかう「目的の回路」です。

お礼

早速の回答ありがとうございます。

「基本的な回路の知識を勉強」は痛烈に必要性を感じているので、早速始めようと思います。
内部抵抗を少し調べたところ、乾電池にも内部抵抗があるみたいですね。
実際の実験の際は十分に考慮しないといけないことがわかりました。
書いていただいた回路図は、まだ半分ぐらいしか理解できていないですが、今回は定電圧作成キットを購入しそうです。次回は、教えていただいた回路図で自作してみようと思います。

回答No.2

notnot

直列に抵抗を入れて電流を流せば電圧は落ちますが、
具体的にどういう実験をして、何をどういう風に見せるかを考えると、意味ないでしょう。

素直に、可変電圧電源を買えばいいかと思います。
安く済ませるなら、DC入力のキット＋ACアダプタ ですね。

目的だけを考えると、乾電池を1個、2個、3個、・・・・と直列につないで1.5V、3V、4.5V、・・・・という電源を使うのが、つまみを回して電圧を変えるのよりも、目で見て分かりやすいと思いますけど。

お礼

早速の回答ありがとうございます。

10Ωの抵抗に2V、4Vの電圧をかけると0.2A、0.4Aの電流が流れること等を見せようと思っています。
乾電池って1.4～1.6Vぐらいで可変するので、ちょっと使いにくいなと感じました。できれば、教科書に書いている図と数値を実験で使えるようにしたいと思っています。
「DC入力のキット」の購入を検討しようと思います。

回答No.1

toiawasedesuyo

５５歳　男性
5A程度のスライダック（電圧調整器）を購入しましょ
出力にコンセントが付いてるタイプが便利です
ＡＣ１００Ｖ側の電圧を調整するだけで目的の直流電圧が得られます
ＡＣアダプターの出力をモニターして電圧を1Vなどに調整します
１Ωなら１Ａの電流が流れる事を電流計で確認出来ます
ただアダプターの電流が3.95Aなので連続して試験をするなら
発熱を考慮して半分までの電流通電にしましょ

お礼

早速の回答ありがとうございます。
スライダックの購入を検討してみます。
ちなみに、スライダックから2つないし、3つの回路に同時に同じ電圧を出力してもいいのでしょうか。
3人に電気回路を作らせて、スライダック1台から3人に同時に同じ電圧を配ることはできるのでしょうか。