ノート:オームの法則

なぜ?[編集]

なぜこのような都市伝説的な記述になっているのですか?

オームの法則はあくまでも

「ある材料ではその端子電圧は流した電流に比例し、その比例定数を R とする。」(不正確ですが、許容してください)

ということであって恒等式 E=IR がオームの法則ではありません。例えば半導体では E=IR の関係は見いだせても半導体がオームの法則に従う訳でもありません。

抵抗の合成の計算がこの項にあることも非常に不思議です。ノートが2度削除されていますが、関係あるのですか? 英語バージョンen:Ohm's_lawもかなり怪しいですがまだ日本語よりましです。

項目オームの法則の全面改訂を提案します。--Kurosuke 2009年6月27日 (土) 13:26 (UTC)[返信]

全面改訂しました。オームの法則の正しい記述をしました。並列、直列接続の計算などはオームの法則とは無関係なので削除しました。 E=IR をオームの法則と思い込んでいる方はこの項に手を付けないでください。--Kurosuke 2009年8月14日 (金) 10:40 (UTC)[返信]

しばしばある誤解[編集]

オームの法則の成立には、比例定数である抵抗の値は変わらない(温度係数が小さい)、とみなせるような条件が必要なのである。例えば、温度係数が無視できない抵抗素子ではジュール熱による温度上昇とともに抵抗も変化し、このときは電位差と電流は比例せず、オームの法則は成立しない。

ということですが、大域的に法則が成立しないように（見える）というのはその通りですが、温度上昇によって変化した抵抗値に対して、つねにオームの法則は成立しているのではないでしょうか。--rs1421 2009年8月15日 (土) 12:31 (UTC)[返信]

もちろん、どの時点でも E=IR という等式は常に成り立ちます。しかし、その等式はオームの法則ではありません。オームの法則の主張は「電流は電位差に比例する関数」であり、その比例定数を抵抗というだけのことです。比例定数が変化したら、それは比例ではないでしょう!　あなたの言っている事は、一次関数でなくても、どんな瞬間でも y=[その時点の傾き]・x ではないか、といっていることと同じですよ。y=[その時点の傾き]・x だから一次なのではなく、傾きが常に一定だから一次なんです。--Kurosuke 2009年8月15日 (土) 13:08 (UTC)[返信]

「オームの法則」は、電圧と電流の比例を示したものであり、ジュール熱による抵抗値の変化は「オームの法則」の領域外なんじゃありませんか？--しまあじ 2009年8月15日 (土) 13:32 (UTC)[返信]

温度が変化すると「オームの法則」でなくなる、という感覚が理解できません。たとえば、抵抗の両端に一定の電圧を掛けているという場合に、抵抗をドライヤーか何かで熱すると、抵抗値が変化して抵抗に流れる電流も変化します。こういう場合、抵抗を熱した結果オームの法則が成立しなくなる、あるいは、このような温度により抵抗値が変化するものの場合、最初からオームの法則は成立しない、と考えるのでしょうか？

普通は違いますよね。--rs1421 2009年8月15日 (土) 15:03 (UTC)[返信]

分かりやすい例を出しましょう。ダイオードでは E=IR という等式 (あくまで等式であって正比例ではありません) はちゃんと成り立っています (E: ダイオードに与えた電圧、I: そのときに流れた電流、R: その時の抵抗)。では、ダイオードではオームの法則は成り立つのですか? (順電圧でも客電圧でもどちらでも構いません。温度係数は無視しています) --Kurosuke 2009年8月15日 (土) 16:18 (UTC)[返信]

ですから、この記事の本文は「オームの法則」についてであり、電流によるＲの変動は「オームの法則」の管轄外です。半導体の場合、一般の金属とは異なり負の温度係数を持っておりますし、電圧と電流が正比例しないことも常識ですが、それは電流によるＲの変動によるものです。電流によるＲの変動は、「オームの法則」の管轄外です。--しまあじ 2009年8月15日 (土) 16:41 (UTC)[返信]

その管轄外での E=IR を「オームの法則」と誤解するケースが目立つため、「しばしばある誤解」と言っているのですが? --Kurosuke 2009年8月15日 (土) 16:57 (UTC)[返信]

（インデント戻します）ダイオードの場合、もともとオームの法則が成立するとはだれも思っていません。近似として、ある動作点の近傍で等価抵抗や動抵抗というものを考えることがありますが、これはいわゆる線形近似です。また、ある素子の特定の動作点でE=IRを満たすRが存在することは、その動作点で特性が不連続ではないということだけで、その動作点の近傍に限っても、線形かどうかは素子によるのは当然です。--rs1421 2009年8月16日 (日) 12:11 (UTC)[返信]

「FETにおけるオーム領域」の説明が追記されていますが、電界効果トランジスタ#FETのモデルに書かれている内容と異なります。（片方はtypoとしても）「V_DS<<V_GSのときに成立」は間違いでしょう。--rs1421 2009年8月20日 (木) 15:20 (UTC)[返信]

ご指摘ありがとうございました。--Kurosuke 2009年8月20日 (木) 16:26 (UTC)[返信]

typoではなくて、「V_DS<<-V_GSが成立範囲がオーム領域」というのが間違いです。日本語版は図がないので分かり難いですが、英語版のこの図の "Linear region" と書かれているところが日本語版の「オーム領域」です。--rs1421 2009年8月23日 (日) 15:30 (UTC)[返信]

V_DS<<-V_GSの範囲は、この図の "Linear region"よりも条件が厳しいだけで、間違いではないですね。英語版の方は飽和領域以下をlinear としているのでしょうが本来は liner-like であり、linear / ohmic の定義は(FETの動作モデルなどの違いによっても)様々だと思いますよ。私が持っている複数の電子回路書籍で解釈が違いますし。そしてそもそもV_DS<<-V_GSの条件は非飽和領域に含まれていますので"<<"という記法が　間違いが無い/読者のリスクが最小　だと思います。--Kurosuke 2009年8月23日 (日) 16:01 (UTC)[返信]

「比例定数が変化したら、それは比例ではないでしょう!」学術レベルで正しいのかわかりませんが、普通の感覚では仰る意味がわかりません。（あなたの言う概念が伝わってこないと云うべきか）例示されているように、ジュール熱で抵抗値が変動しようとも、そのときに取りうる抵抗値（変化した比例定数）で定まるE=RIの関係があり、それはオームの法則に支配されていると思うのですが、「E=IR をオームの法則と思い込んでいる方はこの項に手を付けないでください。」とまで宣言する意味合いが理解できていません。（学術研究関係ではありませんが、一応は電子回路の高等教育を受けた者です）「私が持っている複数の電子回路書籍で解釈が違いますし。」などともありますが、その中から特定の説を妥当であると認定するほどの権限をあなたが持つ根拠が知りたいです。現状ではどうもトリビア的、独自研究的な感じを受けてしまいますので、出来ましたら一次情報としての出典を示していただければ幸いです。「その意味では E = RI などの等式はオームの法則を表すのではなく、キルヒホッフの法則の一部として理解されるべきである。」で言っている意味を私は理解しますが、この項を一般の方が見たときに意味が理解できると思いますか？実際に私が何でここを見に来たかというと、一般的にはV=IRというあまりにもデタラメな理解を言う奴が多すぎて、自分の覚えている"E"=IRでよかったんだよな（笑）と再確認したかっただけなんですがね。そういう「無知な理解力の無い一般人はこの項を利用しないでください。」とは言いませんよね？あなたが切り捨てたE=RIこそ、初等レベルでオームの法則として公式に教育されているのではないでしょうか？　一般には～と理解されているが、厳密に言うと～である、なぜならば・・・と云うような、段階的な記述で「一般の方が閲覧しても役に立つ内容」にしていただきたい。（改定前の記述が優れているとは言いません。わかりやすければ間違っていて良いとも言いません。抵抗の合成を削除されたのは妥当と思います）114.182.70.212 2010年3月22日 (月) 07:22 (UTC)[返信]

「オームの法則」の節では R は温度に依存していいように書かれているのに、「しばしばある誤解」の記述（rs1421さんが最初に引用した2文）はそれと矛盾しているように見えますね。

R が E に依存することを許せばダイオードのような非線形抵抗の場合でも E=RI が成り立つようにできてしまうがこれはオーム則が成り立っていることにはならない、といった話を注意書きとして入れるのはいいと思いますが、そのような例として金属の抵抗の温度変化を出すのは適当ではないと思います。

正弦波交流電圧を豆電球にかけた場合の電流波形とダイオードにかけた場合の電流波形の違いを考えてみてください。（正弦波の周波数は温度変化の時間スケールより十分速いとして） --RnTkm 2010年3月22日 (月) 09:39 (UTC)[返信]

上記のコメントを書いたころに偶然見つけたのですが、理科教育（つまり学校の先生）の世界では、ここに書かれているような考え方をする人がいるようです。ある掲示板ですが、私と同じような質問をした技術者の人がいて、「理科教育には有害な考え方」として排除されていました。たしかに、電流による温度変化を考えると、この法則を中学生や高校生に理解させるのは難しいというのは分かります。そのため、教科書によっては「抵抗の温度が一定である理想状態でのみ成立する」というような表現になっているらしく、それと「比例する」というのを文字通り広い範囲で「比例定数である抵抗値が一定」と捉えれば、理科教育としての解釈は確かにここに書かれているようになるかもしれません。

この考え方はかなり違和感があるのですが、ことによると科学哲学的な認識に関係する?と考えたのと、とりあえず面倒なので上記のコメントに留めました。--rs1421 2010年3月22日 (月) 15:47 (UTC)[返信]

〔コメントさせて下さい〕

要は、V=RI という関係式を、３つの量の関係式と見るか、２つの量の関係式と見るかの違いです。こうした見方の違いは、考察したい事柄に応じてその時々使い分けるのが通例であり、どちらが正しいとか間違っているとか論争するような事ではないと思います。念のため申しますと、もし３つ量の関係としてV=RIと書いた場合に、これを「ある区間の電位差Vは、その間の抵抗値Rと電流値Iの両者に比例する」と表現するのは正しいのですが、「VとIの比例関係を示す」と受けとるのは誤りになります（３つの量の関係は２次元グラフでは表しきれない）。このようなことは、オームの法則に限らず、物理の関係式ではよく見られます。代表的なのはボイル・シャルルの法則でしょうか。熱力学では、３つの量が互いに関係し合う見方が本筋ですから、どれか一つを比例定数と見なすような発想は出てきにくいです。このあたりに慣れている人は、Rを定数に限ってしまうことが不自然で窮屈に感じられるのも分かります。歴史的には、VとIの比例関係の発見が先ずあって、その関係式に名前がついたのでしょう。しかし、今日では、例えば理論モデルから電気抵抗を決める式を導出する場合もあり、それを使って、電流と電圧を結びつけることができるわけです。そのモデルのI-V関係が非線型の場合もあるでしょうが、そのような時に、とたんに V=RI の式を「オームの法則」と呼べなくなるのでは不便・窮屈です。というわけで、「非線形抵抗素子に対してオームの法則を適用」などと書いても、間違いだ！と叱られることは無いと思います。
大学教育の中でも時々話題になる事なので、コメント書かせてもらいました。おじゃましてすみません。

--Symphony mkt またははぎわら_m