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基礎編回路の解き方

複雑な直並列回路の合成抵抗
回路を「内側から」少しずつ紐解こう

これまで学んだ直列回路(一本道)と
並列回路(枝分かれ)が、
ひとつの回路の中に
混ざり合っているものを
直並列(ちょくへいれつ)回路
呼びます。

実際の電子機器の回路は、
ほぼすべてがこの直並列回路で
構成されています。

一見すると複雑で
どこから計算していいか
迷ってしまいますが、
解き方のコツさえ掴めば
パズルのように楽しく
解くことができます。

1. 合言葉は「内側から外側へ」!

算数の計算で「一番内側のカッコ ( ) の中から先に計算する」のと同じように、回路の中で一番わかりやすい「まとまった並列部分」「まとまった直列部分」を見つけて、そこから順番に1つの抵抗(合成抵抗)に置き換えていくのが鉄則です。

12VR1: 30ΩR2: 60ΩR3: 10Ω

上の図の回路全体の合成抵抗(すべての抵抗を1つにまとめた値)を、順番に求めてみましょう。

2. 実際に合成抵抗を求めてみよう

一見難しそうに見えますが、3つのステップに分けることで驚くほど簡単に解くことができます。

回路を紐解く3つのステップ

Step 1. 並列部分を1つにまとめる

まずは手前(内側)にある並列部分、R1(30Ω)R_1 (30\Omega)R2(60Ω)R_2 (60\Omega) に注目します。ここを「和分の積」の公式を使って、1つの合成抵抗 RpR_p にまとめてしまいます。

Rp=30×6030+60=180090=20ΩR_p = \frac{30 \times 60}{30 + 60} = \frac{1800}{90} = 20\Omega

Step 2. シンプルな直列回路に描き直す

並列部分が 20Ω20\Omega の抵抗1つ(RpR_p にまとまりました。頭の中で回路図を以下のようにシンプルに描き直します。

12VR1: 20ΩR2: 10Ω

Step 3. 最後の直列部分を足し算する

ここまで来ればもう簡単ですね!残ったのは まとめた Rp(20Ω)R_p (20\Omega) と、元からある R3(10Ω)R_3 (10\Omega) のシンプルな直列回路です。 直列回路の合成抵抗は単なる「足し算」なので、回路全体の合成抵抗 RtotalR_{total} は以下のようになります。

Rtotal=20+10=30ΩR_{total} = 20 + 10 = 30\Omega

このように、どんなに複雑に見える回路でも、「並列を1つにまとめる」→「描き直す」→「直列を足す」 という手順を繰り返すだけで、必ず1つの抵抗値にたどり着くことができます。

実際に計算問題を解いてみよう!

合成抵抗の求め方は、頭で理解するだけでなく、実際に数値を変えて何度も計算練習をすることで初めて身につきます。 当サイトの「問題自動生成ツール」を使えば、実践的な直並列回路の演習問題を無限に作成できます。解答ステップも詳しく表示されるので、答え合わせに最適です。

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