電流と電圧の問題

2 本の電熱線 P、Q について、それぞれ 1 本だけを電源につないで加える電圧と流れる電流を調べたところ、次の結果が得られた。

• 電熱線 P に $2.0\text{V}$ の電圧を加えると、$0.10\text{A}$ の電流が流れた。
• 電熱線 Q に $3.0\text{V}$ の電圧を加えると、$0.30\text{A}$ の電流が流れた。

次に、電熱線 P と電熱線 Q を並列につなぎ、その並列部分と電流計を直列につないで、電圧のわからない電源につないだ。このとき、電流計は $0.60\text{A}$ を示した。この電源の電圧は何 V ですか。ただし、電熱線に流れる電流は加える電圧に比例し、電源の電圧は一定で、導線・電源・電流計の抵抗は考えないものとする。

「$6\text{V}$-$6\text{W}$」と表示された電熱線 A と、「$6\text{V}$-$3\text{W}$」と表示された電熱線 B を用いて、次の実験を行った。

実験 1：電熱線 A を、水 $100\text{g}$ が入ったカップの水の中に入れ、電熱線 A だけを電源装置につないで $6.0\text{V}$ の電圧を加えた。$5$ 分間電流を流したところ、水の温度は $4.0{}^{\circ }\text{C}$ 上がった。

実験 2：電熱線 A と電熱線 B を直列につなぎ、電源装置につないだ。電熱線 A と電熱線 B は、それぞれ水 $100\text{g}$ が入った別々のカップの水の中に入れた。電源装置の電圧を $9.0\text{V}$ にして、$8$ 分間電流を流した。

実験 2 で、電熱線 A を入れたカップの水の温度は何 ${}^{\circ }\text{C}$ 上がったと考えられますか。

ただし、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらず、表示どおりの電圧を加えたときに表示どおりの電力になるものとする。また、実験 1・実験 2 のどのカップでも、水の上昇温度は電熱線が発生した熱量に比例するものとし、導線や電源装置の抵抗は考えないものとする。

抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 A と、$30\Omega$ の電熱線 B を並列につなぎ、電源装置につないだ。電源装置の電圧を調節したところ、電熱線 A を流れる電流は $0.30\text{A}$ であった。導線や電源装置の抵抗は考えないものとする。

このとき、電源装置から流れ出る電流は何 A ですか。

電圧が $10\text{V}$ の電源、抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 a、抵抗の大きさがわからない電熱線 b を用意し、電熱線 a と電熱線 b を直列につないで電源につないだ。さらに、電熱線 a の両端に電圧計を並列につないだところ、電圧計は $4.0\text{V}$ を示した。電熱線 b の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、電源の電圧は一定で、導線と電源の抵抗、電圧計に流れる電流は考えないものとする。

抵抗の大きさが $10\Omega$ の電熱線 X と、抵抗の大きさがわからない電熱線 Y を並列につなぎ、電圧 $6.0\text{V}$ の電源装置につないだ。電源装置と、X と Y が枝分かれする点との間に電流計を 1 つつないだところ、電流計は $0.90\text{A}$ を示した。

電熱線 Y の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、導線・電流計・電源装置の抵抗は考えないものとする。