キルヒホッフの法則とは？高校生のポイント～電流と電圧の基本ルール
ノジオ１
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電気回路を学ぶとき、抵抗や電池、電流の向きなどを考えることがありますね。
そのときに欠かせないのが、「キルヒホッフの法則」です。
これは、電気回路の“交通ルール”のようなもので、電気がどのように流れ、どこでエネルギーを使うかを正確に説明してくれる法則です。
この記事では、キルヒホッフの法則の意味、公式、生活への応用、そして大学入試でのポイントをやさしく解説します。
キルヒホッフの法則とは？
キルヒホッフの法則は、ドイツの物理学者 グスタフ・キルヒホッフ が1845年に発表した法則で、
電気回路における「電流」と「電圧」の関係を表す 2つの基本法則 です。
それぞれ次のように呼ばれます。
- キルヒホッフの第1法則（電流則）
- キルヒホッフの第2法則（電圧則）
第1法則：電流の法則（電流則）
電流の法則はこう表されます。
「1つの接点（節点）に流れ込む電流の総和は、流れ出る電流の総和に等しい」
つまり、電気が交差点のような点に集まるとき、入ってきた電流の合計と出ていく電流の合計は同じということです。
数式で表すと次のようになります。
ΣI(流入) = ΣI(流出)
これは、電荷がどこにも消えず、たまらないという「電荷保存の法則」に基づいています。
第2法則：電圧の法則（電圧則）
電圧の法則はこう表されます。
「1つの閉じた回路（ループ）内の電位差（電圧）の総和は0である」
つまり、回路をぐるっと1周したときに、電池で得たエネルギーと抵抗などで使ったエネルギーがつり合うということです。
数式で表すと次のようになります。
ΣV = 0
ここで、電池で得る電圧を「＋」、抵抗で失う電圧を「−」として考えるのがポイントです。
キルヒホッフの法則の例
たとえば、電池1個と抵抗2個を直列につないだ回路を考えます。
電池の電圧を3V、抵抗をそれぞれ1Ωと2Ωとすると、次のようになります。
電流Iはオームの法則より、
I = 3V ÷ (1Ω + 2Ω) = 1A
です。
このとき、抵抗ごとの電圧降下は、
- 1Ωの抵抗 → 1V
- 2Ωの抵抗 → 2V
となり、合計で3V。
つまり、電池で得た3Vと、抵抗で使った3Vがつり合う――これがキルヒホッフの電圧則です。
生活への応用
キルヒホッフの法則は、私たちの生活の中にもたくさん使われています。
- 家電製品の電気設計
複数の部品を安全に動かすために、電圧や電流のバランスを計算します。 - スマホやパソコンの基板設計
回路の中で電流がどのように流れるかを正確に把握することで、過熱や誤作動を防ぎます。 - 電気工事や照明配線
照明器具を並列につなぐときも、電流則・電圧則の理解が欠かせません。
大学入試のポイント
大学入試では、キルヒホッフの法則は電流・電圧の連立方程式を立てるときに使われます。
- 「節点に流れ込む電流の和＝流れ出る電流の和」
- 「ループ内の電圧の和＝0」
という2つの条件を使って、未知の電流を求める問題が定番です。
特に、ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ）や複雑な並列回路の問題でよく出ます。
また、オームの法則（V = IR）と組み合わせて使うことがポイントです。
みんなの声
「電流と電圧の2つのルールで、どんな回路も計算できるのがすごい！」（高校2年・男子）
「最初は混乱したけど、回路図をぐるっと一周する考え方で分かるようになった。」（高校1年・女子）
「オームの法則と組み合わせると、実際の電子機器の仕組みが見えてくる！」（高校3年・男子）
キルヒホッフの法則は、電気回路の基本中の基本。
2つのシンプルなルールを理解するだけで、複雑な回路の電流や電圧も正確に求められるようになります。
物理や工学を学ぶうえで、最も重要な“電気のルールブック”といえる法則です。
