電流と回路（知識）

東西方向にまっすぐ張った金属の導線の両端に電圧を加えたところ、導線の内部に東向きの一様な電場ができた。このとき、導線の中の自由電子が移動する向きと、導線を流れる電流の向きの組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　自由電子は東向きに移動し、電流は東向きに流れる。
• イ　自由電子は西向きに移動し、電流は東向きに流れる。
• ウ　自由電子は東向きに移動し、電流は西向きに流れる。
• エ　自由電子は西向きに移動し、電流は西向きに流れる。

p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードがある。ダイオードの両端を端子 A, B とよび、どちらが p 型側かは外からはわからないものとする。電池の正極を端子 A に、負極を端子 B につないだところ、ダイオードに電流がよく流れた。この結果について述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「端子 A につながっているのは（　a　）型半導体である。電流が流れているとき、接合面の付近では、ホール（正孔）と電子が（　b　）。」

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。

直流回路の中で、3 本の導線がつながっている分岐点 P がある。回路には一定の電流が流れており、導線 1 から分岐点 P に $0.50\mathrm{A}$ の電流が流れこみ、導線 2 と導線 3 から合わせて $0.50\mathrm{A}$ の電流が流れ出ていた。このように、回路の分岐点に流れこむ電流の和は、分岐点から流れ出る電流の和に等しい（キルヒホッフの第 1 法則）。

電流の大きさは、単位時間に導線の断面を通過する電気量である。キルヒホッフの第 1 法則は、このことと、物理の基本的な保存則の 1 つとから導かれる。その保存則を何というか。

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。

太さが一様なニクロム線を、長さがちょうど半分になるように切った。切ったあとのニクロム線の 1 本を、切る前のニクロム線と比べた。ニクロム線の温度は切る前も切ったあとも同じであるとする。このことについて述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「切ったあとのニクロム線の抵抗値は、切る前に比べて（　a　）。一方、切ったあとのニクロム線の抵抗率は、切る前に比べて（　b　）。」

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。

銅の導線と、不純物を含まないケイ素（シリコン）の試料を用意した。それぞれの両端に一定の電圧を加えたまま、全体の温度を $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ から $80{}^{\circ }\mathrm{C}$ までゆっくり上げ、流れる電流を調べた。温度による導線や試料の長さ・断面積の変化は無視できるものとする。この実験について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　温度を上げると、銅の導線を流れる電流は小さくなる。
• イ　温度を上げると、ケイ素の試料を流れる電流は大きくなる。
• ウ　銅の抵抗率が温度とともに変化するのは、金属の陽イオンの熱振動が激しくなり、自由電子の移動が妨げられやすくなるためである。
• エ　ケイ素の抵抗率が温度とともに変化するのは、電流を運ぶ自由電子やホールの数が増えるためである。
• オ　銅の抵抗率が温度とともに変化するのは、温度が上がると電流を運ぶ自由電子の数が減るためである。

内部抵抗の無視できる電池に、抵抗 $R_1$ だけを導線でつないで電流を流した。次に、電池と抵抗 $R_1$ のつなぎ方はそのままで、別の抵抗 $R_2$ を抵抗 $R_1$ と並列になるように接続した。抵抗の抵抗値は温度などによって変化しないものとし、導線の抵抗は無視する。抵抗 $R_2$ を接続したあとのようすについて述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「抵抗 $R_2$ を接続する前に比べて、電池から流れ出る電流は（　a　）。また、抵抗 $R_1$ の両端の電圧は（　b　）。」

電力・電力量とジュール熱について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。ただし、抵抗の抵抗値は温度によって変わらないものとする。

• ア　抵抗で単位時間あたりに発生するジュール熱は、抵抗を流れる電流の大きさに比例する。
• イ　電力の単位はワット（記号 W）であり、1 W は 1 秒間あたり 1 J の電気エネルギーが消費される割合である。
• ウ　電圧 $V$ が加わった抵抗に電流 $I$ が時間 $t$ だけ流れたとき、抵抗で消費される電力量は $VIt$ である。
• エ　同じ大きさの電圧を加えたとき、抵抗値が大きい抵抗ほど消費電力が大きい。
• オ　ジュール熱は、導体の中を移動する自由電子が陽イオンに衝突し、陽イオンの熱振動を激しくすることによって発生する。

電力・電力量とジュール熱について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、抵抗の抵抗値は温度によって変化しないものとする。

• ア　電力量は、電力を電流が流れた時間で割ったものであり、単位にはジュール（J）が用いられる。
• イ　電力の単位ワット（W）は、1 秒間あたりに 1 J の電気エネルギーが消費されることを表し、$1\mathrm{W}=1J/s$ である。
• ウ　電力量の単位キロワット時（kWh）は、1 kW の電力を 1 秒間使ったときの電力量を表す。
• エ　ある抵抗に流れる電流を 2 倍にすると、同じ時間に発生するジュール熱も 2 倍になる。

半導体とダイオード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、ダイオードは p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードとする。

• ア　ケイ素（シリコン）の結晶に、価電子を 5 個もつリンなどの原子を不純物としてわずかに加えたものは n 型半導体であり、おもに電子が電荷を運ぶ。
• イ　ケイ素（シリコン）の結晶に、価電子を 3 個もつホウ素などの原子を不純物としてわずかに加えたものは p 型半導体であり、おもに電子が電荷を運ぶ。
• ウ　半導体中のホール（正孔）は、電子が抜けた跡であり、正の電荷をもつ粒子のようにふるまう。
• エ　ダイオードの p 型側の電位が n 型側の電位より高くなるように電圧を加えると、ダイオードに電流が流れやすい。
• オ　ダイオードの n 型側の電位が p 型側の電位より高くなるように電圧を加えると、接合面でホールと電子が次々に結合し、大きな電流が流れる。
• カ　不純物を含まない真性半導体の抵抗率は、温度が高くなるほど大きくなる。

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次の文のうち、誤っているものを、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 $r$ の電池から電流 $I$ が流れ出ているとき、電池の端子電圧 $V$ は $V=E-rI$ と表される。
• イ　電池に何もつながず、電池を流れる電流が $0$ のとき、電池の端子電圧は起電力に等しい。
• 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、電荷が分岐点にたまったり分岐点で生じたりしないことにもとづいている。
• エ　内部抵抗のある電池に外部抵抗をつなぐとき、電池から流れ出る電流が大きいほど、電池の端子電圧は大きくなる。
• オ　キルヒホッフの第 2 法則は、回路中の任意の閉じた経路を 1 周するとき、起電力の和と抵抗による電圧降下の和が等しいことを表している。

電池の正極と負極を金属の導線でつなぎ、導線に一定の電流を流した。このとき、導線の中で起こっていること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　導線中の電流は、金属の陽イオンが導線に沿って移動することによって生じている。
• イ　導線中の電流は自由電子の移動によって生じており、電流の向きは自由電子が移動する向きと同じである。
• ウ　導線中の電流は自由電子の移動によって生じており、自由電子は導線中を電池の負極側から正極側へ向かって移動する。
• エ　導線中の自由電子は、導線内にできている電場と同じ向きに静電気力を受けて移動する。
• オ　導線中の自由電子は電流が流れるにつれて消費されるので、導線中の自由電子の数は時間とともに減少していく。

電圧計は、測定したい部分に並列に接続して使う。ある電圧計の測定できる電圧の最大値を大きくするために、この電圧計に抵抗を直列に接続した。こうすると、測定したい電圧の一部をこの抵抗に分担させることができ、電圧計の内部抵抗にかかる電圧が小さくなるので、より大きな電圧を測定できるようになる。

このように、電圧計の測定範囲を広げるために電圧計に直列に接続する抵抗を何というか。漢字で答えよ。

物質の抵抗率と温度の関係について述べた次の文中の空欄 a・b・c に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜オのうちから 1 つ選べ。

銅などの金属の抵抗率は、温度が上がると [ a ]。一方、ケイ素（シリコン）やゲルマニウムなどの半導体の抵抗率は、温度が上がると [ b ]。半導体の抵抗率が温度によってこのように変化するのは、温度が上がると [ c ] ためである。

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。

抵抗値 $R$ の電熱線に電流 $I$ を時間 $t$ だけ流すと、電熱線の中で自由電子が金属の陽イオンに衝突して熱が発生する。このとき発生する熱量 $Q$ は、電流の大きさの 2 乗、抵抗値、電流を流した時間のそれぞれに比例し、
$$Q=R{I}^{2}t$$
と表される。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。

抵抗に電流を流したときに発生する熱量についての、このような関係を表す法則を何というか。

同じ銅でできていて、途中で断面積が変わる 1 本の導線がある。導線の一部は断面積が大きい「太い部分」、残りは断面積が小さい「細い部分」であり、この導線の両端を電池につないで、一定の電流を流し続けた。導線の温度は一定で、銅の単位体積あたりの自由電子の数は太い部分と細い部分で同じであるとする。

このとき、導線の中の自由電子と電流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　細い部分では、太い部分に比べて、導線の断面を単位時間に通過する自由電子の数が多い。
• イ　自由電子は、導線の中を電流の向きと同じ向きに移動している。
• ウ　自由電子は、導線中の陽イオンにほとんど衝突せず、電場から力を受けて一様に加速され続けている。
• エ　自由電子が電流の向きと逆向きに移動する平均の速さは、細い部分の方が太い部分より大きい。
• オ　太い部分には自由電子が多く含まれるので、太い部分を流れる電流の方が、細い部分を流れる電流より大きい。

タングステン（金属）のフィラメントをもつ白熱電球の両端に加える電圧を、$0$ から少しずつ大きくしていき、そのたびにフィラメントを流れる電流を測定した。電圧を大きくするとフィラメントを流れる電流が増え、フィラメントは発熱して温度が上がり、やがて明るく光った。

このとき、電圧と電流の関係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　電流は電圧に比例して増えるので、横軸に電圧、縦軸に電流をとったグラフは原点を通る直線になる。
• イ　電圧を大きくするとフィラメントの温度が上がって抵抗値が小さくなるので、電流は電圧に比例する場合より大きく増える。
• ウ　電圧を大きくするとフィラメントの温度が上がって抵抗値が大きくなるので、電圧の増加に対する電流の増え方はしだいに小さくなる。
• エ　フィラメントの温度が上がると金属中の自由電子の数が大きく増えるので、温度が上がるほど電流が流れやすくなる。
• オ　電流が電圧に比例しなくなるのは、フィラメントの長さや断面積が温度によって大きく変わるためであり、タングステンの抵抗率は温度によらない。

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。

半導体について述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードに、n 型側の電位が p 型側の電位より高くなるように電池をつなぐ。このとき、p 型半導体中のホール（正孔）と n 型半導体中の自由電子は、どちらも接合面から（ a ）向きに移動するので、ダイオードには電流がほとんど流れない。
また、不純物を含まないケイ素などの真性半導体では、温度を上げると、その抵抗率は（ b ）。

電流計で、その電流計が測れる最大の電流より大きい電流を測れるようにするため、電流計の内部抵抗より小さい抵抗を、電流計に並列に接続する。

このように、電流計の測定範囲を広げるために電流計に並列に接続する抵抗を何というか。漢字で答えよ。

電流計・電圧計の使い方と、その測定範囲を広げる方法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。

• ア　電流計は、電流を測りたい部分に直列に接続する。
• イ　電流計は、内部抵抗が大きいものほど、接続したときに回路を流れる電流をほとんど変えずに測定できる。
• ウ　電流計の測定範囲を広げるには、電流計と直列に、電流計の内部抵抗より小さい抵抗を接続する。
• エ　電圧計は、電圧を測りたい部分に並列に接続し、内部抵抗が大きいものほど、接続したときに回路のようすをほとんど変えずに測定できる。
• オ　電圧計と直列に抵抗（倍率器）を接続すると、その電圧計で測定できる電圧の最大値は大きくなる。
• カ　電流計に並列に接続する分流器の抵抗値を小さくするほど、電流計の測定範囲は狭くなる。

導体の抵抗値は、長さ $L$、断面積 $S$、抵抗率 $\rho$ を用いて $R=\rho \frac{L}{S}$ と表される。抵抗率と、その温度による変化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　同じ材質の導線では、抵抗率は導線の長さに比例し、断面積に反比例する。
• イ　金属の抵抗率は温度が上がると小さくなる。これは、温度が上がると金属中の自由電子の数が大きく増えるためである。
• ウ　金属の抵抗率は温度が上がると大きくなる。これは、温度が上がると陽イオンの熱振動が激しくなり、自由電子の移動が妨げられやすくなるためである。
• エ　ケイ素やゲルマニウムなどの半導体の抵抗率は、金属と同じように、温度が上がると大きくなる。
• オ　抵抗率の単位は、抵抗の単位 Ω を長さの単位 m で割った Ω/m である。

半導体とダイオード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、ダイオードは p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードとする。

• ア　ケイ素（シリコン）の真性半導体の抵抗率は、温度が高くなるほど大きくなる。
• イ　ケイ素に価電子を 5 個もつリンを微量加えると、正孔が主なキャリアとなる p 型半導体になる。
• ウ　ダイオードに順方向の電圧を加えると、正孔は n 型側から p 型側へ、電子は p 型側から n 型側へ移動する。
• エ　ケイ素に価電子を 3 個もつホウ素を微量加えると、電子の不足した部分である正孔ができ、正孔が主なキャリアとなる p 型半導体になる。
• オ　ダイオードは、n 型側の電位を p 型側の電位より高くしたときに電流をよく流し、逆にしたときにはほとんど流さない。

抵抗値が異なる 2 つの抵抗 A, B があり、A の抵抗値は B の抵抗値より大きい。抵抗の抵抗値は温度などによって変化しないものとし、導線の抵抗は無視する。

A と B を直列に接続して、その両端に一定の電圧を加えたとき、A と B のうち消費電力が大きいのは抵抗値の（ a ）抵抗である。また、A と B を並列に接続したとき、その合成抵抗の値は（ b ）。

空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。

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。

ケイ素（シリコン）の結晶に、ごく少量の不純物を加えてつくる半導体（不純物半導体）と、それを用いた pn 接合ダイオード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、ケイ素の原子は 4 個の価電子をもつ。

• ア　ケイ素の結晶に、価電子を 5 個もつリン（P）をごく少量加えると、p 型半導体になる。
• イ　ケイ素の結晶に、価電子を 3 個もつホウ素（B）をごく少量加えると、結合に使われずに余った電子がおもなキャリアとなる。
• ウ　n 型半導体では、おもなキャリアが負の電荷をもつ電子であるため、電圧を加えていないときも、半導体全体が負に帯電している。
• エ　p 型半導体の中をホールが移動するのは、実際には近くの電子がホールの位置へ次々に移っていくことによるもので、ホールは正の電荷をもつ粒子のようにふるまう。
• オ　pn 接合ダイオードに逆方向の電圧を加えると、電子とホールが接合面に向かって移動して次々に結びつくので、電流が流れ続ける。

抵抗の直列接続・並列接続の性質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、抵抗の抵抗値は温度などによって変化しないものとし、導線の抵抗は無視する。

• ア　抵抗を直列に接続したときの合成抵抗は、接続したどの抵抗の抵抗値よりも大きい。
• イ　並列に接続した抵抗の組に、さらに 1 つの抵抗を並列に追加すると、全体の合成抵抗は大きくなる。
• ウ　抵抗を直列に接続したとき、抵抗値の大きい抵抗ほど、その抵抗を流れる電流は小さい。
• エ　抵抗を並列に接続したとき、各抵抗を流れる電流の大きさは、その抵抗の抵抗値に反比例する。
• オ　抵抗を直列に接続したとき、各抵抗に加わる電圧は、その抵抗の抵抗値に比例する。
• カ　抵抗を並列に接続したときの合成抵抗は、接続したどの抵抗の抵抗値よりも大きい。

発電所から遠く離れた地域へ電力を送ることを考える。発電所が送り出す電力は一定の値 $P$ に保たれ、送電線（往復をまとめたもの）の抵抗値は一定の値 $r$ であるとする。また、交流の効果は考えず、電圧・電流は一定の値として扱う。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

送り出す電力 $P$ を変えずに送電電圧を高くすると、送電線を流れる電流は（ a ）なる。その結果、送電線で単位時間あたりに発生するジュール熱、すなわち送電線で失われる電力も変化し、送電電圧を 2 倍にすると、送電線で失われる電力はもとの（ b ）になる。

ケイ素（シリコン）の原子は価電子を 4 個もち、結晶の中では隣り合う 4 個の原子と価電子を出し合って共有結合している。この結晶に、価電子を 3 個しかもたないホウ素などの原子を不純物としてごく少量加えると、ホウ素原子のまわりでは共有結合をつくるための電子が 1 個不足した箇所ができる。

この箇所には隣の共有結合の電子が移り込むことができ、電子が移ったあとには新たに電子の不足した箇所ができる。結晶に電圧を加えると、これがくり返されて電子の不足した箇所が電子とは逆の向きに次々と移っていくので、この箇所は正の電荷をもった粒子のようにふるまい、電流を運ぶ役割をする。

このように、半導体の結晶中で電子が不足していて、正の電荷をもつ粒子のようにふるまう箇所を何というか。

電流計は測りたい部分に直列に、電圧計は測りたい部分に並列に接続して使う。どちらの計器も、計器そのものが電流の通り道になっていて、ある大きさの抵抗値をもっている。

この計器そのものがもつ抵抗のために、電流計を直列に入れると回路全体の抵抗が増えて、測りたい電流がわずかに小さくなる。また、電圧計を並列に入れると電圧計にも電流が分かれて流れ、測りたい部分の電圧がわずかに変わってしまう。このため、電流計ではこの抵抗の値ができるだけ小さく、電圧計ではできるだけ大きいことが望ましい。さらに、測定範囲を広げるために電流計に並列に、または電圧計に直列に接続する抵抗の値も、この抵抗の値をもとにして決められる。

このように、電流計や電圧計などの計器そのものがもつ抵抗を何というか。漢字 4 字で答えよ。

いくつかの抵抗を導線でつないだ部分の両端に電圧 $V$ を加えたとき、その部分全体に流れ込む電流が $I$ であったとする。この部分を、同じ電圧 $V$ を加えると同じ電流 $I$ が流れる 1 つの抵抗に置きかえて考えることができ、その抵抗値は $\frac{V}{I}$ で表される。

抵抗値 $R_1$, $R_2$ の 2 つの抵抗を直列に接続した場合、この抵抗値は $R_1+R_2$ となり、どちらの抵抗の抵抗値よりも大きい。一方、並列に接続した場合、この抵抗値の逆数は $\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}$ となり、この抵抗値はどちらの抵抗の抵抗値よりも小さい。

このように、接続された複数の抵抗と同じはたらきをする 1 つの抵抗の抵抗値を何というか。漢字で答えよ。ただし、導線の抵抗は無視する。