電流と回路の問題
起電力のわからない電池 と抵抗値 の抵抗 を直列につなぎ、 側の端を点 に、電池の負極側の端を点 につないだ(電池の正極は 側にある)。さらに、点 と点 のあいだに、抵抗値 の抵抗 と抵抗値 の抵抗 を、それぞれ並列につないだ。このとき、 を流れる電流の大きさは であった。電池の起電力は何 V か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、電池の内部抵抗と導線の抵抗は無視できるものとする。
この問題で使うもの
- オームの法則と合成抵抗(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(8 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
の電流から、, 間の電圧がわかる。 にも同じ電圧がかかる。
ヒント 2
点 でキルヒホッフの第 1 法則を使うと、 を流れる電流が求められる。
ヒント 3
間の電圧は 、 の電流は 。電池と , を通る閉回路で第 2 法則を立てよう。
答えと解説
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解説を読む
間の電圧
は , のあいだにつながっているので、オームの法則より
の電流
も , のあいだにつながっているので、電圧は で
の電流(キルヒホッフの第 1 法則)
点 では、電池と の道すじから流れこむ電流 が、 と に分かれて流れ出るので
起電力(キルヒホッフの第 2 法則)
電池 電池 の閉回路で、起電力 = 電圧降下の和 より
別解
と は並列なので両端の電圧は等しい。 にかかる電圧は 。
を流れる電流は 。
を流れる電流は 。
の電圧降下は 。
起電力は 。
検算: 並列部分の合成抵抗は 、全抵抗 、電流 より 。