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コンダクタンスとは？

コンダクタンスとは電気の流れやすさを示す値です。

英語でconductanceと表記し、コンダクタンス値は「G」で表します。単位はジーメンス「s」を使用します。コンダクタンスを求める方法は「1を電気抵抗で除する」です。

コンダクタンスの逆数が電気抵抗「R」です。抵抗は電気の流れにくさを表します。電気抵抗はレジスタンス（resistance）、単位は「Ω（オーム）」です。

アドミタンスとの違い

アドミタンスはインピーダンスの「流れにくさ」に対する「流れやすさ」です。

コンデンサやコイルなどの交流回路では電流の流れの「抵抗」に対し、電流の位相を変化させます。この抵抗を、レジスタンスと区別して「リアクタンス」と呼びます。リアクタンスとレジスタンスが混ざった抵抗が「インピーダンス」です。

アドミタンスはインピーダンスの逆数、アドミタンスの実数部がコンダクタンスです。

サセプタンスとの違い

サセプタンスはリアクタンスの逆数です。

コンダクタンスとサセプタンスの違いは値の範囲です。コンダクタンスは0（ゼロ）または正の値、サセプタンスは正と負の両方の値があります。

サセプタンスの記号は「B」、アドミタンスの記号は「Y」です。リアクタンスは記号「X」インピーダンスは「Z」で表します。

コンダクタンスは抵抗と何が違う？

コンダクタンスと抵抗（レジスタンス）の違いは、お互いが逆数の関係で意味が反対になることです。

コンダクタンスの求め方は「1を抵抗で除する」です。お互いが逆数と定義されるので、「抵抗は1をコンダクタンスで除したもの」です。

コンダクタンスの流れやすさに対するレジスタンスの流れにくさは相反するので、「コンダクタンスと抵抗の積は常に1」の関係も成り立ちます。

コンダクタンスと導電率の関係性

コンダクタンスは電気回路の特性を表現する場合に使用し、誘導率は物質が蓄えられる電気量を大きさで表現します。

誘導率は絶縁体の指標のひとつです。誘導率が高い物質は蓄えられる電気の量も大きくなります。誘導率は温度や周波数に依存する値で、絶縁体を評価する際は比誘導率を使用するほうが一般的です。

比誘導率とは、絶縁体と真空の誘電率との比を表します。真空の誘電率を1とした値です。

コンダクタンスが必要な電気回路の仕組み

コンダクタンスが必要な回路の仕組みは直流です。

電気回路（回路理論）は大きく分けて、「交流回路（DC）」と「直流回路（AC）」の2つです。電流の流れ方の違いで分けます。コンダクタンスは、直流回路の基本を理解するとわかりやすくなります。交流回路はインピーダンスやアドミタンス、複素数が関係します。

これから、コンダクタンスが必要な電気回路の仕組みについて紹介します。

交流回路

交流回路とは、定期的に向きや大きさが変わる電流です。

電気の向きが1秒間に50～60回入れ替わり、これが50Hzと60Hzの周波数です。発光ダイオードはプラスからマイナスの電流だけに光るので、交流では点滅します。そのため計算する際に振幅と位相の変化量が必要になり、複素数を使用します。

交流回路の解析は三角関数ですが、インピーダンスとアドミタンスなどの複素数を使うと四則計算で計算可能です。

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直流回路

直流回路は電流が一定の向きや大きさです。

電流がプラスからマイナスへ流れ、発光ダイオードは光り続けます。直流回路の計算にはきまりがあり、レジスタンスとコンダクタンスの関係もその中のひとつです。

自動車のバッテリーや乾電池は直流です。送電線は直流で、一般家庭は交流に変換されて届きます。実は、発光ダイオードは目に見えない速さで点滅を繰り返しています。

コンダクタンスを理解するべき理由

コンダクタンスを理解する理由は、簡単に計算できるからです。

電気回路の計算をする際、複数の抵抗をひとつにまとめて考えることがあります。この場合の抵抗は分数です。異なる分母を足し算するので、計算が面倒です。

しかしコンダクタンスは抵抗の逆数なので、整数の足し算で計算可能です。結果の合成コンダクタンスを逆数にすれば、合成抵抗を簡単に算出できます。

コンダクタンスの計算方法2つ

コンダクタンスの計算方法は、直流回路の直列接続と並列接続の2つです。

直列回路と並列回路の違いは、接続の方法です。直列は分岐点のない回路、並列は分岐点がある回路です。直列は回路の中で電流は同じで、電圧が異なります。並列は電圧が同じで電流が異なる点が特徴です。

それぞれのコンダクタンスの計算方法を紹介します。

直列接続の合成コンダクタンス

直列接続の合成コンダクタンスは、分数の足し算です。

直列接続は抵抗が整数で、コンダクタンスは分数です。合成コンダクタンスを求めるためには、分数のコンダクタンスを加えます。

並列接続の合成コンダクタンス

並列接続の合成コンダクタンスを求める方法は、整数の足し算です。

並列接続は抵抗が分数で、コンダクタンスは整数です。従って、合成コンダクタンスを求める方法は、整数の足し算で完了します。

「コンダクタンスは抵抗の逆数」の性質は計算式にも利用可能です。直列も並列も置き換えると整数の足し算で算出できます。電圧は抵抗、電流はコンダクタンスなど求める値に応じて使い分けも可能です。

コンダクタンスでオームの法則も表せる？

オームの法則もコンダクタンスを使って表せます。

オームの法則は「電圧と電流が比例し、比例定数が抵抗」であり、公式は「抵抗は電圧を電流で除する」です。そこで、抵抗にコンダクタンスの逆数を代入します。

結果、「コンダクタンスの逆数は電圧を電流で除する」です。コンダクタンスを整数にするため電圧と電流それぞれを逆数にします。

オームの法則を使うと「コンダクタンスは電流を電圧で除する」です。

コンダクタンスについて理解しよう

コンダクタンスは、電気の流れやすさを示す電気抵抗の逆数です。計算式の中では「G」、単位はジーメンス「s」で表します。

電気回路を理解するためには、コンダクタンスは重要です。並列接続と直列接続では公式が抵抗と逆になり、オームの法則にも活用できます。

コンダクタンスについて理解を深め、直流回路や交流回路など電気の基礎になる言葉や意味、数式も合わせて覚えましょう。