電流と電圧の問題
抵抗の大きさが の電熱線 A、 の電熱線 B、 の電熱線 C を、A、B、C の順に直列につなぎ、電圧 の電源につないだ。さらに、電圧計を、電熱線 B と電熱線 C をあわせた部分の両端(電熱線 A と B をつなぐ点と、電熱線 C の電源側の端)につないだ。
このとき、電圧計は何 V を示しますか。ただし、導線の抵抗は考えず、電圧計には電流が流れないものとする。
この問題で使うもの
- 直列回路の電流・電圧・抵抗(説明と入口の問題)
- オームの法則(説明と入口の問題)
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
まず、回路全体の抵抗を求め、回路を流れる電流を求めましょう。
ヒント 2
直列回路では、電流はどこでも同じ大きさです。電圧計は電熱線 B と C をあわせた部分の電圧を示します。
ヒント 3
回路を流れる電流は です。電熱線 B と C をあわせた抵抗に、この電流をかけましょう。
答えと解説
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解説を読む
回路を流れる電流
電圧計には電流が流れないので、回路は電熱線 A、B、C の直列回路と考えてよい。直列回路全体の抵抗は各抵抗の和なので
オームの法則より、回路を流れる電流は
直列回路では、電流の大きさはどこでも等しいので、電熱線 B と C にも が流れる。
電圧計の示す値
電圧計は電熱線 B と C をあわせた部分に加わる電圧を示す。B と C をあわせた抵抗は なので、オームの法則より
(確かめ: 電熱線 A に加わる電圧は で、 となり電源の電圧に等しい。)
別解
A、B、C は直列なので全体の抵抗は 。流れる電流は 。電圧計がつながれているのは B と C をあわせた部分で、その抵抗は 。電圧は 。検算: A にかかる電圧は 、 で一致する。