抵抗と電力の換算式を詳しく解説

電子回路の設計と解析、抵抗電力による変換は基本的かつ重要な知識ポイントです。抵抗と電力の関係を理解することは、エンジニアが抵抗を正しく選択し、電力の不一致によって引き起こされる回路障害を回避するのに役立ちます。この記事では、読者が関連する計算方法を習得できるように、抵抗と電力の変換公式を体系的に紹介します。

抵抗は、電流の流れを遮断する回路内の部品です。単位はオーム（Ω）です。電力は回路内の電気エネルギーの変換率を表し、単位はワット (W) です。抵抗器では、電力は抵抗器が電気エネルギーを熱に変換する速度を表します。

電力(P)は電圧(V)と電流(I)から計算できます。基本的な式は次のとおりです。

P = V × I

さらに、オームの法則は次のように述べています。

V = I × R

オームの法則をべき乗式に代入すると、さらに多くの変換式を導出できます。

オームの法則とべき乗の公式を組み合わせると、次の一般的に使用される変換公式が得られます。

（1）P = I² × R

（2）P = V² / R

これら 2 つの式は、それぞれ、電流と抵抗がわかっている場合の電力の計算と、電圧と抵抗がわかっている場合の電力の計算を表します。

電流と抵抗がわかっている場合、P = I² × R を使用して電力を計算します。これは、電流測定が便利な場合に適しています。

電圧と抵抗がわかっている場合は、P = V²/R を使用して電力を計算します。これは、電圧測定が便利な場合に適しています。

どちらの式も、抵抗器が回路内で適切な量の電力を処理して過負荷を防ぐかどうかを判断するために使用できます。

抵抗器の電力定格は、計算された実際の電力値より大きくなければならず、回路の信頼性を向上させるために、通常は 20% ～ 50% のマージンを残すことをお勧めします。たとえば、計算された電力が 0.5W の場合、1W の抵抗を選択する方が安全です。

抵抗器での電力損失は熱として現れます。過度の電力損失は抵抗器の温度を上昇させ、さらには損傷を引き起こす可能性があります。したがって、抵抗の電力を合理的に計算して変換し、適切な抵抗を選択することが重要です。

直列抵抗の合計抵抗は個々の抵抗の合計であり、合計電力は個々の抵抗の電力の合計です。

並列抵抗の合計抵抗は逆数和で計算され、合計電力も各ブランチの電力の合計になります。

複数の抵抗器回路では、各抵抗器が定格電力要件を満たしていることを確認するために、各抵抗器の電力を個別に計算する必要があります。

抵抗値は温度によって変化し、電力計算に偏りが生じます。高温環境では、抵抗器の電力許容差が低下するため、適切な抵抗材料と電力レベルを選択するには温度係数を考慮する必要があります。

たとえば、抵抗が 100Ω で回路電流が 0.2A の場合、電力を計算します。

P = I² × R = (0.2)² × 100 = 0.04 × 100 = 4W

計算結果によると、定格電力が 4W 以上の抵抗器を選択する必要があります。

抵抗と電力の変換式は電子回路設計の基礎知識です。 2 つの公式 P = I² × R および P = V² / R をマスターすると、抵抗器での電力損失を効果的に計算できます。回路の安全かつ安定した動作を確保し、電力の不一致によるコンポーネントの損傷を避けるために、抵抗器の定格電力を合理的に選択してください。この記事の紹介を通じて、読者が抵抗と電力の変換公式を上手に使って回路設計を保護できることを願っています。