成績アップの秘訣~基礎と実践のバランス「中学理科#130~抵抗比と電流・電圧~」 勉強が好きになる小中高生向け学習塾「札幌自学塾」 

 

 

 

 

 

前回 電熱線の抵抗

 

 

 

1.直列回路の抵抗の比
▼直列回路では

 

抵抗(電熱線)に流れる電流は同じであるため

 

「抵抗の比=電圧の比」

 

となる。

 

 

 

 

次のような直列回路を見てみましょう。(電源装置は省略)

 

 

 

 

この回路にI(A)の電流が流れ込んだとします。↓

 

 

 

 

このとき、

 

  R₁の電流=I(A)

 

  R₂の電流=I(A)

 

 

となります。↓

 

 

 

 

ここで「オームの法則」を思い出しましょう。

 

 

▼オームの法則

 

電圧(V)=抵抗(Ω)×電流(A)

 

 

 

 

オームの法則を用いることで

 

  R₁の電圧=2Ω×I(A)2I(V)

 

  R₂の電圧=3Ω×I(A)3I(V)

 

 

であることがわかります。↓

 

 

 

 

ここで条件をふり返ってみましょう。

 

 

▼抵抗の比

 

  R₁の抵抗:R₂の抵抗=2:3

 

 

▼電圧の比

 

  R₁の電圧:R₂の電圧=2I:3I=2:3

 

 

 

 

つまり直列回路では

 

抵抗の比=電圧の比

 

 

となるのです。

 

 

 

  

2.並列回路の抵抗の比
▼並列回路では

 

抵抗(電熱線)に加わる電圧は同じであるため

 

抵抗の逆比=電流の比

 

となる。

 

 

 

 

次のような直列回路を見てみましょう。(電源装置は省略)

 

 

 

 

この回路にE(V)の電圧を加えたとします。↓

 

 

 

 

このとき、

 

  R₃の電圧=E(V)

 

  R₄の電圧=E(V)

 

 

となります。↓

 

 

 

 

ここで「オームの法則」を使いましょう。

 

 

 

 

ここから

 

 

 

であることがわかります。↓

 

 

 

 

ここで条件をふり返ってみましょう。

 

 

▼抵抗の比

 

  R₃の抵抗:R₄の抵抗=2:3

 

 

▼電流の比

 

 

 

 

つまり並列回路では

 

抵抗の逆比=電流の比

 

 

となるのです。

 

 

 

例題

次のような回路でR₅・R₆・R₇に流れる電流をそれぞれ求めよ。

 


 

 

【解答】

 

 

 

解き方としては

 

①回路全体の抵抗(合成抵抗)を求める

 

②並列回路なので、「抵抗の逆比=電流の比」を使う

 

 

のどちらかとなります。

 

 

今回は②の比を使う考え方で解いてみましょう。

 

 

 

まず抵抗の比が

 

  R₅の抵抗:R₆の抵抗:R₇の抵抗=4:2:8

 

 

です。

 

 

 

電流はその逆比なので

 

 

 

 

これをかんたんな整数比にすると

 

  R₅の電流:R₆の電流:R₇の電流=2:4:1

 

 

となります。↓

 

 

 

つまり枝分かれ前は70mAだった電流が、2:4:1の割合で分かれていくのです。

 

 

よって

 

 

 

※R₇の電流は70mA-(20mA+40mA)=10mAと求めてもかまいません。

 

 

 

したがって正解は

 

R₅:20mA R₆:40mA R₇:10mA

 

となります。

 

 

- POINT -

 

直列回路・・・抵抗の比=電圧の比

 

 

並列回路・・・抵抗の逆比=電流の比