電流と電圧の問題

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。

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。

抵抗の大きさが $10\Omega$ の電熱線 A と、$20\Omega$ の電熱線 B がある。電圧 $6.0\text{V}$ の電源を用いて、次の実験を行った。

実験 1：電熱線 A と電熱線 B を直列につないで電源につなぎ、A と B の両方を、容器に入れた水の中に入れた。水をかき混ぜながら $12$ 分間電流を流したところ、水の温度は $2.0{}^{\circ }\text{C}$ 上昇した。

実験 2：電熱線 A と電熱線 B を並列につないで電源につなぎ、A と B の両方を、実験 1 と同じ量で同じ温度の水が入った同じ容器の中に入れた。水をかき混ぜながら $8$ 分間電流を流した。

実験 2 で、水の温度は何 ${}^{\circ }\text{C}$ 上昇しますか。ただし、電熱線から発生した熱はすべて水の温度上昇に使われ、水の上昇温度は水が得た熱量に比例するものとする。また、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらず、電源の電圧は一定で、導線と電源の抵抗は考えないものとする。

電圧 $12\text{V}$ の電源、抵抗の大きさを変えられる抵抗器 X（可変抵抗器）、抵抗の大きさが $12\Omega$ の電熱線 P、$24\Omega$ の電熱線 Q、電流計を用いて、次のような回路をつくった。

電熱線 Q と電流計を直列につないだものと、電熱線 P とを並列につなぐ。この並列部分と抵抗器 X を直列につなぎ、電源につなぐ。

抵抗器 X の抵抗の大きさを調節したところ、電流計は $0.25\text{A}$ を示した。このとき、抵抗器 X 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・電源・電流計の抵抗は考えないものとする。

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。