電流と回路の問題
内部抵抗の無視できる電池に、抵抗値 の抵抗 を直列につなぎました。その先に、抵抗値 の抵抗 と抵抗値 の抵抗 を並列につないだ部分をつなぎ、電池にもどしました。 を流れる電流の大きさを測ると でした。導線の抵抗は無視できるものとします。電池の起電力は何 V ですか。有効数字 2 桁で答えなさい。
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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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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
技能「オームの法則と合成抵抗」を使います。わかっている の電流から出発し、並列部分→回路全体の順に考えましょう。
ヒント 2
並列接続では各抵抗の電圧が等しく、直列接続では電流が等しくなります。 で の電圧を求め、それを にも使います。
ヒント 3
の電圧は 、 の電流は なので、回路全体の電流は です。あとは回路全体の合成抵抗を求めて を使います。
答えと解説
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解説を読む
オームの法則 と合成抵抗を順に使います。
1. 並列部分の電圧を求める
の両端の電圧は、オームの法則より
並列接続では各抵抗にかかる電圧が等しいので、 にも がかかります。
2. を流れる電流を求める
3. 回路全体の電流を求める
並列部分に流れこむ電流は、 と の電流の和です。
は電池と直列なので、 にも電池にもこの が流れます。
4. 合成抵抗を使って起電力を求める
並列部分の合成抵抗 は
より です。これと は直列なので、回路全体の合成抵抗は
です。電池の内部抵抗は無視できるので、起電力は回路全体にかかる電圧に等しく、
(確かめ: の電圧は で、並列部分の と合わせると になります。)
答え:
別解
並列部分の電圧は 。
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:合成抵抗は 。 となり一致する。