電流と回路（知識）の問題

電池と抵抗 R をつないだ回路で、抵抗 R に流れる電流と、抵抗 R の両端の電圧を測定する。この測定のために行う操作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　抵抗 R に流れる電流を測るため、電流計を抵抗 R と並列に接続する。
• イ　抵抗 R の両端の電圧を測るため、電圧計を抵抗 R と直列に接続する。
• ウ　電流計の測定範囲を広げるため、電流計の内部抵抗より大きい抵抗を電流計と直列に接続する。
• エ　電圧計の測定範囲を広げるため、抵抗を電圧計と直列に接続する。
• オ　電圧計をつないだことによる回路への影響を小さくするため、内部抵抗ができるだけ小さい電圧計を選ぶ。

起電力 $E$、内部抵抗 $r$ の電池に外部の抵抗をつなぎ、電池から大きさ $I$ の電流を流した。このとき、電池の内部抵抗で $rI$ の電圧降下が起こるため、電池の正極と負極の間の電圧 $V$ は
$$V=E-rI$$
となり、電流が流れているときには起電力 $E$ より小さくなる。

このように、電池に電流が流れているときの、電池の正極と負極の間の電圧を何というか。漢字で答えよ。ただし、電池の起電力と内部抵抗は一定であるとする。

電熱線に電流を流して湯をわかす電気ポットがある。電熱線で消費される電力・電力量と、電熱線で発生するジュール熱について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、電熱線の抵抗値は温度によって変化しないものとする。

• ア　電力の単位 W（ワット）について、$1\mathrm{W}$ は 1 秒あたりに $1\mathrm{J}$ の電気エネルギーが消費されるときの電力である。
• イ　電力量の単位には J のほかに kWh も使われ、$1\mathrm{kWh}$ は $1\mathrm{kW}$ の電力を 1 時間使ったときの電力量である。
• ウ　電熱線に流れる電流の大きさを 2 倍にすると、電熱線で単位時間に発生するジュール熱も 2 倍になる。
• エ　ジュール熱は、電場から力を受けて動く自由電子が金属の陽イオンに衝突し、陽イオンの熱運動を激しくすることによって発生する。

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。

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。