電流と回路（知識）の問題

電池の起電力・内部抵抗・端子電圧と、キルヒホッフの法則について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、電池の起電力と内部抵抗は一定であるとする。

• ア　起電力 $E$、内部抵抗 $r$ の電池に抵抗をつなぎ、電池から外部の回路へ電流 $I$ を取り出しているとき、電池の端子電圧は $E+rI$ である。
• イ　キルヒホッフの第 1 法則は、回路中の任意の閉じた経路について、起電力の和と電圧降下の和が等しいことを表している。
• ウ　キルヒホッフの第 1 法則は、回路の分岐点に流れこむ電流の和と流れ出る電流の和が等しいことを表しており、電気量が保存されることにもとづいている。
• エ　内部抵抗のある電池に抵抗をつないだとき、電池から取り出す電流が大きいほど、電池の端子電圧は大きくなる。
• オ　内部抵抗のある電池に何もつながず電流が流れていないとき、電池の端子電圧は 0 になる。

内部抵抗の無視できる電池に、抵抗 $R_1$ と抵抗 $R_2$ を直列に接続した回路がある。抵抗 $R_2$ の両端の電圧を測るため、電圧計を抵抗 $R_2$ に並列に接続した。電圧計には内部抵抗があり、その値は有限であるとする。また、導線の抵抗は無視し、抵抗の抵抗値は変化しないものとする。電圧計とその内部抵抗について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　電圧計の内部抵抗が小さいほど、電圧計に流れる電流が小さくなるので、電圧計をつないだことによる回路への影響は小さい。
• イ　電圧計は抵抗 $R_2$ に並列に接続するので、内部抵抗の大きさにかかわらず、抵抗 $R_2$ を流れる電流は電圧計をつなぐ前と変わらない。
• ウ　電圧計の測定できる電圧の最大値を大きくするには、電圧計の内部抵抗より小さい抵抗を、電圧計に並列に接続すればよい。
• エ　電圧計の内部抵抗が大きいほど、電圧計に分かれて流れる電流が小さくなるので、抵抗 $R_2$ の両端の電圧は、電圧計をつなぐ前の値からずれにくい。
• オ　電圧計の内部抵抗が大きいほど、抵抗 $R_2$ と電圧計の部分の合成抵抗が小さくなるので、抵抗 $R_2$ の両端の電圧は小さくなる。

起電力 $E$、内部抵抗 $r$ の電池に可変抵抗をつなぎ、回路に電流 $I$ を流した。このとき、電池の正極と負極の間の電位差 $V$ は、起電力 $E$ から電池内部での電圧降下 $rI$ を引いた $V=E-rI$ となり、電流 $I$ を大きくするほど小さくなる。電池に電流が流れていないときに限り、$V$ は起電力 $E$ に等しい。

このように、電流が流れているときの電池の両極間の電位差 $V$ を何というか。漢字 4 字で答えよ。ただし、電池の起電力と内部抵抗は一定であるとする。

金属の導線を流れる電流と、その向きについて述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。ただし、電気素量を $e$（$e>0$）とする。

• ア　電流の向きは、正の電荷が移動する向きと決められている。
• イ　金属の導線では、自由電子が電流の向きと同じ向きに移動している。
• ウ　電流の大きさは、導線のある断面を単位時間あたりに通過する電気量の大きさで表される。
• エ　自由電子 1 個がもつ電気量は正であり、その大きさは電気素量 $e$ に等しい。
• オ　導線の断面積を $S$、導線中の自由電子の数密度（単位体積あたりの数）を $n$ とし、自由電子が全体として導線に沿って一方向に移動する平均の速さ（不規則な熱運動の速さではない）を $v$ とすると、電流の大きさは $envS$ と表される。
• カ　電池の両極を導線でつなぐと、導線の中の自由電子は、電池の正極につながった側から負極につながった側へ向かって移動する。

起電力 $E$、内部抵抗 $r$ の電池に、スイッチと可変抵抗を直列につないで回路をつくり、電池の正極と負極の間に電圧計をつないで端子電圧 $V$ を測定した。電池の起電力と内部抵抗は一定であり、電圧計には電流が流れないものとする。このときのようすについて述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　スイッチを入れたまま可変抵抗の抵抗値を小さくして、回路を流れる電流を大きくすると、端子電圧 $V$ は大きくなる。
• イ　スイッチを切って回路を流れる電流を $0$ にすると、端子電圧 $V$ は起電力 $E$ に等しくなる。
• ウ　端子電圧 $V$ と起電力 $E$ の差は、回路を流れる電流の大きさによらず一定である。
• エ　内部抵抗 $r$ は、電池の外につないだ可変抵抗の抵抗値のことである。