Frank
こんにちは＜Frank＞です。
今回学習したオーム抵抗と非オーム抵抗は、今まで学習した中で一番
分かりやすかった気がします。例題の計算も比較的簡単で、この第６
講から勉強し始めたら「物理嫌いも減るのでは」と思った次第です。
１．オームの法則 (Ohm’s Law)
オームの法則は、電圧 (V)、電流 (I)、および抵抗 (R) の関係を示
す基本的な法則です。これによると、一定温度の条件下では、電圧は
電流に比例し、その比例定数が抵抗となります。
数式で表すと、以下のようになります。
𝑉 = 𝐼𝑅
この法則は、線形抵抗を持つ回路において成立します。
２．オーム抵抗 (Ohmic Resistance)
オーム抵抗は、オームの法則に従う抵抗です。すなわち、電流と電圧
の関係が直線的であり、抵抗値が一定であるものを指します。このよ
うな抵抗体は、金属導体や一部の半導体材料で一般的です。オーム抵
抗では、電流が増加すると電圧も比例して増加します。
３．電子論的考察 (Electronic Theory)
オームの法則を電子論的に理解するためには、電子の動きを考慮しま
す。金属中の自由電子は、電場によって加速され、導体を通る際に原
子核や他の電子との衝突を繰り返します。この衝突が抵抗を生み、電
子の流れ（電流）に対して電圧が必要となります。電子の移動がオー
ム抵抗で直線的であるため、電流と電圧の関係も直線的になります。
４．非オーム抵抗 (Non-Ohmic Resistance)
非オーム抵抗は、オームの法則に従わない抵抗です。すなわち、電流
と電圧の関係が直線的でなく、抵抗値が一定でないものを指します。
非オーム抵抗の例として、ダイオードやトランジスタが挙げられます。
これらのデバイスは、特定の電圧域で急激に抵抗が変化し、線形関係
が崩れます。
５．温度依存性 (Temperature Dependence)
抵抗は温度に依存します。一般に、金属のオーム抵抗は温度が上がる
と増加します。これは、温度上昇に伴い、自由電子と原子核の衝突頻
度が増加し、電子の流れが妨げられるためです。一方、半導体の抵抗
は温度が上がると減少することが多いです。これは、温度上昇により
自由電子やホールの数が増加するためです。
６．抵抗率と温度係数 (Resistivity and Temperature Coefficient)
１）抵抗率 (Resistivity)
抵抗率は、材料そのものが持つ固有の抵抗特性を示す物理量です。
単位長さあたりの電流に対して、単位面積での電圧を与えるため
の抵抗の大きさを表します。材料の抵抗率は、その材料の電気的
特性を決定する重要な 要素で、式で表すと次のようになります。
𝑅 = 𝜌・(𝐿／𝐴)
ここで、𝑅 は抵抗 𝜌 は抵抗率、𝐿 は導体の長さ、𝐴 は断面積です。
抵抗率が高い材料ほど、同じ長さと断面積の条件下で抵抗が大き
くなります。
２）温度係数 (Temperature Coefficient)
温度係数は、材料の抵抗が温度変化にどのように反応するかを示
す指標です。通常、温度係数は正の値を持つ場合が多く、温度が
上がると抵抗も増加します。これは、金属では温度の上昇により、
電子の散乱が増え、電流の流れが妨げられるためです。
温度係数 𝛼 は次の式で表されます。
𝑅𝑇 = 𝑅0(1 + 𝛼Δ𝑇)
ここで、𝑅𝑇 は温度 𝑇 における抵抗、𝑅0 は基準温度（通常は20℃）
における抵抗、𝛼 は温度係数、Δ𝑇 は温度変化です。
金属の温度係数は一般に正で、温度が上昇するにつれて抵抗も増
加します。一方、半導体材料の温度係数は負であることが多く、
温度が上がると抵抗が減少します。これは、温度が上がると、半
導体内でキャリア（電子やホール）が増加し、電流が流れやすく
なるためです。
温度係数の理解は、電気回路や電子機器の設計において重要で、特に
高温環境下での材料選定や回路安定性に大きく影響を与えます。
前述したように、今回は例題もスラスラと解けました。文系の私が言
うぐらいですから、間違いなく楽しく学習できる項目です。
良かったら参考図書のページ170から172をご一読ください。
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