物理分野の用語と知識の問題
電源装置に、豆電球 A と豆電球 B をつないで回路をつくり、電流計と電圧計を使って調べたところ、次の (1)〜(3) のことがわかった。
(1) 電源装置から流れ出る電流の大きさは、豆電球 A に流れる電流の大きさと豆電球 B に流れる電流の大きさの和に等しかった。
(2) 豆電球 A に加わる電圧の大きさと、豆電球 B に加わる電圧の大きさは、どちらも電源装置の電圧の大きさに等しかった。
(3) 豆電球 A をソケットからはずしても、豆電球 B は点灯したままだった。
このような豆電球のつなぎ方を何というか。
この問題で使うもの
- 回路の性質と計器の使い方(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
豆電球の 2 通りのつなぎ方(電流の道すじが 1 本のもの、途中で枝分かれするもの)を思い出そう。
ヒント 2
電流の道すじが 1 本だと、回路のどこでも電流の大きさは等しく、各豆電球の電圧の和が電源の電圧になり、豆電球を 1 つはずすと回路が切れる。(1)〜(3) の結果はこれとちがう。
ヒント 3
(3) で豆電球 B が点灯したままなのは、A をはずしても B を通る電流の道すじが残っているからである。電流の道すじが枝分かれするつなぎ方の名前を考えよう。
答えと解説
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並列つなぎ
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解説を読む
電流の流れる道すじが途中で枝分かれしているつなぎ方を並列つなぎといい、並列つなぎの回路を並列回路という。
並列回路には次の性質がある。
- 枝分かれする前(または合流した後)の電流の大きさは、枝分かれした後のそれぞれの電流の大きさの和に等しい((1) の結果)。
- それぞれの豆電球に加わる電圧の大きさは、電源の電圧の大きさに等しい((2) の結果)。
- 一方の豆電球をはずしても、もう一方の豆電球には電流の道すじが残っているので、点灯したままになる((3) の結果)。
これに対して、電流の流れる道すじが枝分かれせず 1 本になっているつなぎ方を直列つなぎ(直列回路)という。直列つなぎでは、回路のどこでも電流の大きさは等しく、それぞれの豆電球に加わる電圧の和が電源の電圧に等しい。また、一方の豆電球をはずすと回路が切れるので、もう一方の豆電球も消える。
(1)〜(3) の結果はどれも直列つなぎの性質とは異なり、並列つなぎの性質にあてはまるので、答えは並列つなぎである。
別解
(1) 電源から流れ出る電流が、各豆電球に流れる電流の和に等しい。これは回路が枝分かれしていて、電流が分かれて流れることを表す。(2) 各豆電球に加わる電圧が電源の電圧に等しい。これも並列回路の特徴である。(3) 一方をはずしても、もう一方は点灯したまま。これも並列回路の特徴である。直列回路ならば、電流はどこでも同じ大きさで、各部分の電圧の和が全体の電圧に等しく、一方をはずすともう一方も消える。したがって、この豆電球のつなぎ方は並列つなぎ(並列回路)である。