オームの法則シミュレーター — 電流・電圧・抵抗・回路計算

導体に流れる電流 $I$ は、加えた電圧 $V$ に比例し、抵抗 $R$ に反比例します（オームの法則）。

$V = I R, \qquad P = V I = I^2 R = \dfrac{V^2}{R}$

$V$ は電圧[V]、$I$ は電流[A]、$R$ は抵抗[Ω]です。消費電力 $P$[W] は3通りに表せ、測定できる量に応じて使い分けます。抵抗で消費された電力はすべてジュール熱になります。

直列では合成抵抗が増え、並列では減ります（最小の抵抗より小さくなる）。家庭のコンセントは並列で、各機器に同じ電圧がかかります。本シミュレーターで $V, I, R$ の関係を確認できます。

電子機器の設計：スマートフォンやPCの基板には無数の微小な抵抗が配置されています。オームの法則を使って各部品に適切な電流が流れるように抵抗値を決定し、過電流による故障を防ぎます。

家庭用配線と安全設計：家庭のコンセントは並列接続です。ドライヤー（低抵抗）と充電器（高抵抗）を同時に使った時、ドライヤーにより大きな電流が流れます。ブレーカーはこの総電流を監視し、危険な値になると遮断します。

CAE（熱流体・電磁気解析）：電気回路のシミュレーション（SPICE）はオームの法則が基礎です。さらに、抵抗での電力消費$P=I^2R$はジュール熱として計算され、製品の発熱解析や放熱設計に直接活用されます。

センサーと計測：多くのセンサーは抵抗値の変化を利用しています。例えば温度センサー（サーミスタ）は温度で抵抗値が変わるため、オームの法則を用いて測定した電圧から温度（抵抗値）を逆算します。

このシミュレーターで遊び始めるとき、いくつか気をつけてほしいポイントがあるよ。まず「電圧を上げれば電流は必ず比例して増える」と思いがちだけど、それは抵抗が一定の話。実務では、例えばLEDに電圧をかけすぎると、内部抵抗が急激に下がって大電流が流れ、一瞬で壊れる（アバランシェ降伏って現象だ）。シミュレーターで「抵抗R」を固定してVを変える実験と、「抵抗R」自体が変わる可能性がある実物の違いを意識してね。

次に、並列回路の合成抵抗の計算ミス。2つの抵抗を並列にする時、その値が同じなら単純に半分になるけど、値が大きく異なると直感に反する。例えばR1=10Ω、R2=1000Ωを並列にすると、合成抵抗は約9.9Ωで、ほぼ小さい方の抵抗値に引っ張られる。これは「電流が流れやすい方（抵抗の小さい方）の経路が支配的になる」とイメージすると良い。シミュレーターで極端な値を設定して、計算結果を確かめてみよう。

最後に、シミュレーター上の「電源」は理想的な電圧源ということ。現実の電池や電源装置には内部抵抗があるから、大きな電流を引き出すと端子電圧が下がる。例えば、モーターを始動する時に車のヘッドライトが一瞬暗くなる現象がそれだ。このツールは基礎理解が目的だから、次のステップでは「内部抵抗を含めたモデル」を考えていく必要があるんだ。