消防設備士 乙7 電流・電圧・抵抗の関係(オームの法則)

乙7(消防設備士乙種第7類)の試験では「電気に関する基礎知識」が10問出題されます。電気の知識がゼロの状態から受験する場合、まずオームの法則・電流・電圧の基本概念を押さえることが出発点です。この記事では、乙7を受ける前に知っておくべき電気の基礎知識をまとめます。

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電流・電圧・抵抗の関係(オームの法則)

電気の最も基本的な法則がオームの法則です。

V(電圧:単位V=ボルト)= I(電流:単位A=アンペア)× R(抵抗:単位Ω=オーム)

V・I・Rのうち2つが分かれば残り1つを求められます。

求めたいもの 計算式
電流 I I = V ÷ R
電圧 V V = I × R
抵抗 R R = V ÷ I

例:100V・20Ωの場合 → I = 100 ÷ 20 = 5A

直列接続と並列接続の合成抵抗

複数の抵抗が接続された回路では、合成抵抗(全体の抵抗値)を求める計算が必要です。

直列接続:R合成 = R1 + R2 + …

例:3Ωと5Ωが直列 → 3 + 5 = 8Ω

並列接続:1/R合成 = 1/R1 + 1/R2 + …

例:4Ωと6Ωが並列 → 1/R合成 = 1/4 + 1/6 = 3/12 + 2/12 = 5/12 → R合成 = 12/5 = 2.4Ω

交流と直流の違い

電気には「直流(DC)」と「交流(AC)」の2種類があります。

種類 特徴 主な用途
直流(DC) 一定方向に流れる電流 電池・携帯機器の電源
交流(AC) 周期的に向きと大きさが変化する電流 家庭のコンセント(50Hz or 60Hz)

漏電火災警報器の変流器が検知する建物の引込電路は交流です。日本の商用電源は東日本50Hz・西日本60Hzです。

インピーダンスとは何か

交流回路では抵抗だけでなく「コイル(インダクタンス)」と「コンデンサ(キャパシタンス)」も電流の流れを妨げます。この妨げをリアクタンスといい、抵抗とリアクタンスを合わせた概念がインピーダンス(Z)です。

コイルのリアクタンス:XL = 2πfL(f:周波数、L:インダクタンス)

コンデンサのリアクタンス:XC = 1/(2πfC)(C:静電容量)

RとXLが直列の場合のインピーダンス:Z = √(R² + XL²)

例:R = 3Ω、XL = 4Ωのとき → Z = √(3² + 4²) = √25 = 5Ω(3-4-5の直角三角形)

電磁誘導と変流器の原理

電磁誘導とは「磁束の変化が起電力(電圧)を生じさせる現象」です。この原理を利用したのが変流器(CT)です。

変流器のコア(鉄心)に電線を通すと、電線の電流が作る磁束がコアの中を通ります。電路に往路・復路を通したとき、正常ならば磁束が打ち消し合います(合計ゼロ)。漏電が発生すると往路と復路の電流に差が生じ、磁束の打ち消しが不完全になります。この残余の磁束の変化が変流器の2次コイルに起電力を生み出し、受信機への信号になります。

絶縁抵抗とは何か

電路の漏電状態を確認するために「絶縁抵抗」を測定します。絶縁抵抗とは、電線の被覆(絶縁体)と大地(または他の電線)の間の電気抵抗値です。値が高いほど絶縁が良好です。

乙7の設備では電路と大地間の絶縁抵抗が5MΩ以上(直流250Vで測定・規格省令で確認)であることが求められます。絶縁抵抗計(メガー)で測定します。

まとめ

乙7の電気基礎で重要な知識は「オームの法則(V=IR)」「直列・並列の合成抵抗」「交流と直流の違い(商用電源は交流)」「インピーダンスの計算(Z=√(R²+XL²))」「電磁誘導の原理(変流器のコア)」「絶縁抵抗の概念(5MΩ以上)」の6分野です。第二種電気工事士の教材を参照すると、これらの内容を体系的に学べます。計算が苦手な場合は知識問題を確実に取って足切り(4問)を回避する戦略が有効です。

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この記事を書いた人

業種別のツールを、一人で作っています。開業前の収支シミュレーター、法定研修キット、資格の問題集。どれも、厚生労働省の告示や調査の原文を自分で確かめてから数字を組み込んでいます。使う人が「この数字、合ってるか」と不安になるようなツールは作りたくないので。

上場企業で20年間、営業ひとすじ。電話営業・インサイドセールスから、約70名のチームのマネジメントへ。現場で「根拠のない数字」が判断を狂わせる場面を見続けてきたせいか、ツールを作るときも出典を確かめずにはいられません。

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