電流と電圧

抵抗が $15\Omega$ の電熱線を電源装置と電流計につなぎ、電熱線の両端に $6.0\mathrm{V}$ の電圧を加えました。電源装置・電流計・電熱線は 1 本の導線の輪になるように直列につながっています。このとき、電熱線に流れる電流は何 A ですか。ただし、導線と電流計の抵抗は考えないものとします。

抵抗が $4\Omega$ の電熱線 A と、抵抗が $8\Omega$ の電熱線 B を直列につなぎ、電圧が $6\mathrm{V}$ の電源につないだ。導線や電源の抵抗は考えないものとする。このとき、電熱線 A に流れる電流は何 A ですか。

抵抗が $10\Omega$ の電熱線 A と、抵抗が $30\Omega$ の電熱線 B を並列につなぎ、電圧が $6\mathrm{V}$ の電源につないだ。導線や電源の抵抗は考えないものとする。このとき、電源から流れ出る電流は何 A ですか。

電熱線を電源につなぎ、電熱線に $6\mathrm{V}$ の電圧を加えたところ、電熱線に $2\mathrm{A}$ の電流が流れた。この状態で 3 分間電流を流したとき、電熱線が消費した電力量は何 J ですか。ただし、電圧と電流の大きさは 3 分間変わらないものとする。

U 字形磁石の磁界の中にコイルをつるし、コイル、抵抗が $10\Omega$ の電熱線、電源装置を直列につなぎました。電源装置の電圧を $3\mathrm{V}$ にして電流を流すと、コイルは電流を流す前の位置から東向きに $2\mathrm{cm}$ 動いて止まりました。

次に、電流を止めてコイルをもとの位置にもどし、磁石とコイルの位置はそのままで、電源装置の $+$ 極と $-$ 極のつなぎ方を逆にして、電源装置の電圧を $6\mathrm{V}$ にして電流を流しました。このとき、電流を流す前の位置から止まった位置までの、コイルの位置の変化は何 cm ですか。東向きを正、西向きを負として、符号をつけて答えなさい。

ただし、コイルと導線の抵抗は考えないものとし、コイルの位置の変化の大きさはコイルに流れる電流の大きさに比例するものとします。

抵抗が $6\Omega$ の電熱線 B と、抵抗が $12\Omega$ の電熱線 C を並列につなぎ、この並列部分と抵抗が $8\Omega$ の電熱線 A を直列につないだ。この回路を電圧が $6\mathrm{V}$ の電源につないだ。導線や電源の抵抗は考えないものとする。このとき、電熱線 A に流れる電流は何 A ですか。

消費する電力が $7\mathrm{W}$ の電熱線を、容器に入れた $100\mathrm{g}$ の水の中に入れ、5 分間電流を流して水をあたためた。電熱線で発生した熱はすべて水の温度上昇に使われたものとし、水 $1\mathrm{g}$ の温度を 1 ℃ 上げるのに必要な熱量を $4.2\mathrm{J}$ とする。このとき、水の温度は何 ℃ 上昇しますか。ただし、電熱線の電力は 5 分間変わらないものとする。

巻き数 100 回のコイルを検流計につなぎ、棒磁石の N 極をコイルに一定の速さで近づけたところ、検流計の針は右に 3 目盛り振れました。

次に、コイルを巻き数 200 回のコイルにとりかえ、棒磁石の S 極を、1 回目と同じ速さで、1 回目と同じ側からコイルに近づけました。このとき、検流計の針の振れは何目盛りですか。右に振れる向きを正、左に振れる向きを負として、符号をつけて答えなさい。

ただし、とりかえたコイルの巻き方の向きと、コイルの検流計へのつなぎ方は 1 回目と同じとします。また、コイルに生じる電圧はコイルの巻き数と磁石を動かす速さのそれぞれに比例し、コイルをとりかえても回路全体の抵抗は変わらないものとします。検流計の針の振れの大きさは流れる電流の大きさに比例するものとします。

抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 A と、$30\Omega$ の電熱線 B を並列につなぎ、電源装置につないだ。電源装置の電圧を調節したところ、電熱線 A を流れる電流は $0.30\text{A}$ であった。導線や電源装置の抵抗は考えないものとする。

このとき、電源装置から流れ出る電流は何 A ですか。

抵抗の大きさが $15\Omega$ の電熱線 A と、抵抗の大きさがわからない電熱線 B を直列につなぎ、電圧 $9.0\text{V}$ の電源につないだ。電熱線 A の両端に電圧計をつないだところ、電圧計は $6.0\text{V}$ を示した。導線や電源の抵抗は考えず、電圧計には電流が流れないものとする。

電熱線 B の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。

U 字形磁石の N 極と S 極の間に、導線を数回巻いたコイルの一部が入るようにコイルをつり下げた。コイル、電熱線、電源装置、スイッチを直列につなぎ、電流を流すと、コイルは磁界から力を受けて動く。

【実験 1】電源装置の電圧を $6.0\text{V}$、電熱線の抵抗の大きさを $12\Omega$ にしてスイッチを入れると、コイルは磁石の外側に向かって $1.0\text{cm}$ 動いて止まった。

【実験 2】電源装置の電圧は $6.0\text{V}$ のまま、電熱線を抵抗の大きさが $4.0\Omega$ のものにとりかえ、さらに電源装置の $+$ 極と $-$ 極につなぐ導線を入れかえてスイッチを入れた。

コイルが磁石の外側に向かって動いた距離を正の数、内側に向かって動いた距離を負の数で表すとき、実験 2 でコイルが動いた距離は何 cm ですか。ただし、コイルの動いた距離は、コイルに流れる電流の大きさに比例するものとし、コイルや導線の抵抗は考えないものとする。

電圧が $10\text{V}$ の電源、抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 a、抵抗の大きさがわからない電熱線 b を用意し、電熱線 a と電熱線 b を直列につないで電源につないだ。さらに、電熱線 a の両端に電圧計を並列につないだところ、電圧計は $4.0\text{V}$ を示した。電熱線 b の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、電源の電圧は一定で、導線と電源の抵抗、電圧計に流れる電流は考えないものとする。

抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 A と $30\Omega$ の電熱線 B を並列につなぎ、この並列部分に抵抗の大きさが $8\Omega$ の電熱線 C を直列につないで、電圧のわからない電源につないだ。電流計を電熱線 A と直列につなぎ、電熱線 A だけに流れる電流をはかれるようにした。回路に電流を流したところ、電流計は $0.30\text{A}$ を示した。電源の電圧は何 V ですか。ただし、電流計と導線の抵抗は考えないものとする。

電圧 $9.0\text{V}$ の電源、抵抗の大きさが $15\Omega$ の電熱線 A、抵抗の大きさがわからない電熱線 B、電圧計を用いて、次のような回路をつくった。

• 電源、電熱線 A、電熱線 B を、導線で直列につないで 1 つの輪になるようにした。
• 電圧計を電熱線 A の両端に並列につないだ。

この回路に電流を流したところ、電圧計は $3.0\text{V}$ を示した。電熱線 B の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。

U字形磁石の N 極と S 極のあいだにコイルの下側の部分が入るように、コイルを糸でつるした。コイルの真下には、コイルが動く向きにそって物差しを水平に置いた。電流が流れていないとき、コイルの下端は物差しの $10.0\text{cm}$ の目盛りの真上にあった。

実験 1：電圧 $6.0\text{V}$ の電源、抵抗の大きさが $20\Omega$ の抵抗器、電流計、コイルを直列につないで電流を流した。すると、コイルは物差しの目盛りが大きくなる向きに動き、コイルの下端は $11.5\text{cm}$ の目盛りの真上で静止した。

実験 2：実験 1 の $20\Omega$ の抵抗器のかわりに、$20\Omega$ の抵抗器と $30\Omega$ の抵抗器を並列につないだものを入れた。さらに、電源の $+$ 極と $-$ 極につなぐ導線を入れかえて、コイルに流れる電流の向きを実験 1 と逆にした。U字形磁石の向きと位置は実験 1 と同じにした。

コイルが動いた距離はコイルに流れる電流の大きさに比例するものとし、コイル・導線・電流計の抵抗は無視できるものとする。実験 2 で、コイルの下端は物差しの何 cm の目盛りの真上で静止しますか。

電圧 $9.0\text{V}$ の電源、抵抗の大きさが $6\Omega$ の電熱線 A、$12\Omega$ の電熱線 B、抵抗の大きさがわからない電熱線 C を用いて、次のような回路をつくった。

電熱線 B と電熱線 C を並列につなぎ、その並列部分と電熱線 A を直列につないで、全体を電源につなぐ。

電源のスイッチを入れると、電熱線 A に流れる電流は $1.0\text{A}$ であった。電熱線 C の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、導線や電源の抵抗は考えないものとします。

「$6\text{V}$-$6\text{W}$」と表示された電熱線 P と、「$6\text{V}$-$3\text{W}$」と表示された電熱線 Q がある。P と Q を直列につなぎ、両方を同じ容器に入れた $100\text{g}$ の水の中にしずめ、全体を電圧 $6\text{V}$ の電源につないで $7$ 分間電流を流した。

電熱線で発生した熱はすべて水の温度上昇に使われたものとすると、水の温度は何 ${}^{\circ }\text{C}$ 上がりますか。ただし、水 $1\text{g}$ の温度を $1{}^{\circ }\text{C}$ 上げるのに必要な熱量を $4.2\text{J}$ とし、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらず、導線や電源の抵抗は考えないものとします。

コイルを検流計につなぎ、コイルの真上から棒磁石を真下に動かして、コイルに流れる電流を調べる実験をした。棒磁石は N 極を下に向け、コイルに近づける向きに、一定の速さで動かした。検流計の針が右に振れたときの振れの大きさを正の数、左に振れたときの振れの大きさを負の数で表すことにすると、結果は次のようになった。用いた棒磁石はすべて同じものである。

• 実験 1：巻き数 50 回のコイルで、速さ 10 cm/s で近づけたとき、$+1.0$ 目盛り
• 実験 2：巻き数 50 回のコイルで、速さ 20 cm/s で近づけたとき、$+2.0$ 目盛り
• 実験 3：巻き数 100 回のコイルで、速さ 10 cm/s で近づけたとき、$+2.0$ 目盛り

次に、巻き数 150 回のコイルを使い、N 極を下に向けた同じ棒磁石をコイルのすぐ上から、コイルから遠ざける向き（真上）に速さ 30 cm/s で一定の速さで動かした。このときの検流計の針の振れを、上の表し方（右を正、左を負）にしたがって数で答えなさい。ただし、針の振れの大きさは、磁石の速さとコイルの巻き数のそれぞれについて、実験 1〜3 と同じ関係が成り立つものとする。

電熱線 a と電熱線 b について、それぞれ 1 本ずつ電源装置につなぎ、加える電圧を変えながら流れる電流を測定したところ、次の結果が得られた。

• 電熱線 a：電圧 $1.0\text{V}$ のとき $0.05\text{A}$、$2.0\text{V}$ のとき $0.10\text{A}$、$3.0\text{V}$ のとき $0.15\text{A}$
• 電熱線 b：電圧 $1.0\text{V}$ のとき $0.10\text{A}$、$2.0\text{V}$ のとき $0.20\text{A}$、$3.0\text{V}$ のとき $0.30\text{A}$

次に、電熱線 a と電熱線 b を直列につなぎ、電圧 $9.0\text{V}$ の電源装置につないだ。このとき、電熱線 a の両端に加わる電圧は何 V ですか。ただし、電熱線の抵抗の大きさは電圧によって変わらないものとし、導線や電源装置の抵抗は考えないものとする。

抵抗の大きさが $10\Omega$ の電熱線 X と、抵抗の大きさがわからない電熱線 Y を並列につなぎ、電圧 $6.0\text{V}$ の電源装置につないだ。電源装置と、X と Y が枝分かれする点との間に電流計を 1 つつないだところ、電流計は $0.90\text{A}$ を示した。

電熱線 Y の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、導線・電流計・電源装置の抵抗は考えないものとする。

2 本の電熱線 P、Q について、それぞれ 1 本だけを電源につないで加える電圧と流れる電流を調べたところ、次の結果が得られた。

• 電熱線 P に $2.0\text{V}$ の電圧を加えると、$0.10\text{A}$ の電流が流れた。
• 電熱線 Q に $3.0\text{V}$ の電圧を加えると、$0.30\text{A}$ の電流が流れた。

次に、電熱線 P と電熱線 Q を並列につなぎ、その並列部分と電流計を直列につないで、電圧のわからない電源につないだ。このとき、電流計は $0.60\text{A}$ を示した。この電源の電圧は何 V ですか。ただし、電熱線に流れる電流は加える電圧に比例し、電源の電圧は一定で、導線・電源・電流計の抵抗は考えないものとする。

抵抗の大きさが $5.0\Omega$ の電熱線を、温度が $18.0{}^{\circ }\text{C}$ の水 $200\text{g}$ が入った容器の中に入れ、電熱線を電圧 $10\text{V}$ の電源につないで、水をかき混ぜながら $7$ 分間電流を流した。$7$ 分後の水の温度は何 ${}^{\circ }\text{C}$ ですか。

ただし、$1\text{g}$ の水の温度を $1{}^{\circ }\text{C}$ 上げるのに必要な熱量を $4.2\text{J}$ とする。また、電熱線から発生した熱はすべて水の温度上昇に使われ、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらないものとする。電源の電圧は一定で、導線と電源の抵抗は考えないものとする。

太さが一様なニクロム線を使って、次の実験を行った。

実験 1：長さ $20\text{cm}$ のニクロム線と電流計を直列につなぎ、電圧 $3.0\text{V}$ の電源につないだところ、電流計は $0.50\text{A}$ を示した。

実験 2：実験 1 と同じ材質・同じ太さで、長さが $50\text{cm}$ のニクロム線にかえ、電流計と直列につないで電圧 $6.0\text{V}$ の電源につないだ。

実験 2 で電流計が示す値は何 A ですか。ただし、同じ材質・同じ太さのニクロム線の抵抗の大きさは長さに比例するものとし、温度による抵抗の変化は考えない。また、電源の電圧は一定で、導線・電源・電流計の抵抗は考えないものとする。

家庭のコンセントの電圧は $100\text{V}$ で、コンセントにつないだ電気器具はすべて並列につながる。ある家庭で、次の 3 つの電気器具をそれぞれコンセントにつないで使った。

• 「$100\text{V}$-$600\text{W}$」と表示された電子レンジを $5$ 分間
• 「$100\text{V}$-$1200\text{W}$」と表示されたヘアドライヤーを $10$ 分間
• 「$100\text{V}$-$8\text{W}$」と表示された LED 電球を $5$ 時間

このとき、3 つの電気器具が消費した電力量の合計は何 Wh ですか。ただし、どの電気器具にも $100\text{V}$ の電圧が加わり、表示どおりの電力を消費したものとする。

抵抗の大きさが $10\Omega$ の電熱線 A、$20\Omega$ の電熱線 B、$30\Omega$ の電熱線 C を、A、B、C の順に直列につなぎ、電圧 $12\text{V}$ の電源につないだ。さらに、電圧計を、電熱線 B と電熱線 C をあわせた部分の両端（電熱線 A と B をつなぐ点と、電熱線 C の電源側の端）につないだ。

このとき、電圧計は何 V を示しますか。ただし、導線の抵抗は考えず、電圧計には電流が流れないものとする。

「$6\text{V}$-$6\text{W}$」と表示された電熱線 A と、「$6\text{V}$-$3\text{W}$」と表示された電熱線 B を用いて、次の実験を行った。

実験 1：電熱線 A を、水 $100\text{g}$ が入ったカップの水の中に入れ、電熱線 A だけを電源装置につないで $6.0\text{V}$ の電圧を加えた。$5$ 分間電流を流したところ、水の温度は $4.0{}^{\circ }\text{C}$ 上がった。

実験 2：電熱線 A と電熱線 B を直列につなぎ、電源装置につないだ。電熱線 A と電熱線 B は、それぞれ水 $100\text{g}$ が入った別々のカップの水の中に入れた。電源装置の電圧を $9.0\text{V}$ にして、$8$ 分間電流を流した。

実験 2 で、電熱線 A を入れたカップの水の温度は何 ${}^{\circ }\text{C}$ 上がったと考えられますか。

ただし、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらず、表示どおりの電圧を加えたときに表示どおりの電力になるものとする。また、実験 1・実験 2 のどのカップでも、水の上昇温度は電熱線が発生した熱量に比例するものとし、導線や電源装置の抵抗は考えないものとする。

U 字形磁石を、N 極と S 極が水平方向に向かい合うようにして電子てんびんの上に置いた。N 極と S 極の間に、まっすぐな導線を水平に通し、磁石にふれないようにスタンドで固定した。この導線、抵抗器、スイッチ、電源装置を直列につないで回路をつくり、次の実験を行った。

【実験 1】抵抗器として抵抗の大きさが $12\Omega$ の抵抗器を 1 個使い、電源装置の電圧を $6.0\text{V}$ にした。スイッチを入れる前、電子てんびんは $300.0\text{g}$ を示していた。スイッチを入れて電流を流すと、電子てんびんの示す値は $302.0\text{g}$ になった。

【実験 2】実験 1 の抵抗器を、抵抗の大きさが $12\Omega$ の抵抗器 2 個を並列につないだものにとりかえた。さらに、電源装置の $+$ 極と $-$ 極につないでいた導線を入れかえて、導線に流れる電流の向きを実験 1 と逆にした。電源装置の電圧を $4.5\text{V}$ にしてスイッチを入れた。

実験 2 でスイッチを入れたとき、電子てんびんは何 g を示しますか。ただし、導線やスイッチの抵抗は考えないものとする。また、導線が磁界から受ける力の大きさは導線に流れる電流の大きさに比例し、磁石の位置や導線の位置は実験 1 と実験 2 で変わらないものとする。

「$6.0\text{V}$-$9.0\text{W}$」と表示された電熱線 P と、「$6.0\text{V}$-$3.0\text{W}$」と表示された電熱線 Q がある。この表示は、$6.0\text{V}$ の電圧を加えたときに、電熱線 P が $9.0\text{W}$、電熱線 Q が $3.0\text{W}$ の電力を消費することを表している。これらを使って、次の実験を行った。

実験 1：発泡ポリスチレンのカップに水 $100\text{g}$ を入れ、電熱線 P だけを水の中に入れて、電圧 $6.0\text{V}$ の電源につないだ。水をかき混ぜながら $5$ 分間電流を流したところ、水の温度は $6.0{}^{\circ }\text{C}$ 上がった。

実験 2：実験 1 と同じカップに、実験 1 のはじめと同じ温度の水 $100\text{g}$ を入れ、電熱線 P と電熱線 Q を直列につないで、両方とも水の中に入れた。これを電圧 $6.0\text{V}$ の電源につなぎ、水をかき混ぜながら電流を流した。

実験 2 で、水の温度が電流を流しはじめたときより $4.5{}^{\circ }\text{C}$ 上がるのは、電流を流しはじめてから何分後ですか。ただし、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらないものとし、水の上昇温度は、電熱線全体で消費した電力量に比例するものとする。

電圧が一定でその大きさがわからない電源装置、抵抗の大きさがわからない電熱線 P、抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 Q、$30\Omega$ の電熱線 R、スイッチ S、電流計を用いて、次のような回路をつくった。

電熱線 R とスイッチ S を直列につないだものを、電熱線 Q と並列につないだ。この並列部分と電熱線 P、電流計を直列につなぎ、電源装置につないだ。電流計は、電源装置と電熱線 P の間に入っており、回路全体を流れる電流をはかる。

スイッチ S を開いているとき、電流計は $0.30\text{A}$ を示した。次に、スイッチ S を閉じると、電流計は $0.40\text{A}$ を示した。

スイッチ S を閉じているとき、電熱線 R を流れる電流は何 A ですか。

電圧がわからない電源、電流計、抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 A、$30\Omega$ の電熱線 B、抵抗の大きさがわからない電熱線 C、スイッチ S を用いて、次のような回路をつくった。

• 電源の一方の極から、電流計、電熱線 A の順に直列につなぐ。
• 電熱線 A の先で導線を 2 つに分け、一方には電熱線 B を、もう一方にはスイッチ S と電熱線 C を直列につないだものをつなぐ。
• 2 つに分かれた導線を再び 1 つにまとめ、電源のもう一方の極につなぐ。

スイッチ S を切っているとき、電流計は $0.24\text{A}$ を示した。次に、スイッチ S を入れると、電流計は $0.40\text{A}$ を示した。電熱線 C の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、電源の電圧はつねに一定であり、導線・電流計・スイッチの抵抗は無視できるものとする。

「$100\text{V}$-$1000\text{W}$」と表示された電気ポットに、温度 $20{}^{\circ }\text{C}$ の水 $1.0\text{L}$ を入れ、$100\text{V}$ のコンセントにつないで加熱した。このとき、電気ポットの電熱線で発生した熱のうち、$80\%$ が水の温度上昇に使われ、残りはまわりに逃げたものとする。水 $1\text{g}$ の温度を $1{}^{\circ }\text{C}$ 上げるのに必要な熱量を $4.2\text{J}$、水の密度を $1.0{\text{g/cm}}^3$ とし、加熱中に水は蒸発しないものとする。

水の温度が $100{}^{\circ }\text{C}$ になるまでにかかる時間は何分ですか。

抵抗の大きさが $10\Omega$ の電熱線 A と、$20\Omega$ の電熱線 B がある。電圧 $6.0\text{V}$ の電源を用いて、次の実験を行った。

実験 1：電熱線 A と電熱線 B を直列につないで電源につなぎ、A と B の両方を、容器に入れた水の中に入れた。水をかき混ぜながら $12$ 分間電流を流したところ、水の温度は $2.0{}^{\circ }\text{C}$ 上昇した。

実験 2：電熱線 A と電熱線 B を並列につないで電源につなぎ、A と B の両方を、実験 1 と同じ量で同じ温度の水が入った同じ容器の中に入れた。水をかき混ぜながら $8$ 分間電流を流した。

実験 2 で、水の温度は何 ${}^{\circ }\text{C}$ 上昇しますか。ただし、電熱線から発生した熱はすべて水の温度上昇に使われ、水の上昇温度は水が得た熱量に比例するものとする。また、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらず、電源の電圧は一定で、導線と電源の抵抗は考えないものとする。

電圧 $12\text{V}$ の電源、抵抗の大きさを変えられる抵抗器 X（可変抵抗器）、抵抗の大きさが $12\Omega$ の電熱線 P、$24\Omega$ の電熱線 Q、電流計を用いて、次のような回路をつくった。

電熱線 Q と電流計を直列につないだものと、電熱線 P とを並列につなぐ。この並列部分と抵抗器 X を直列につなぎ、電源につなぐ。

抵抗器 X の抵抗の大きさを調節したところ、電流計は $0.25\text{A}$ を示した。このとき、抵抗器 X の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、電源の電圧は一定で、導線・電源・電流計の抵抗は考えないものとする。

コイル、抵抗器、検流計を直列につないだ回路をつくり、コイルの右側から棒磁石を、コイルの中心を通る水平な直線にそって動かす実験を行った。

実験 1：巻き数 $100$ 回のコイルと、抵抗の大きさが $10\Omega$ の抵抗器を使った。棒磁石の N 極をコイルに向けて、ある一定の速さ $v$ でコイルに近づけたところ、検流計の針は右に $6$ 目盛り振れた。

実験 2：コイルを巻き数 $300$ 回のコイルに、抵抗器を「抵抗の大きさが $10\Omega$ の抵抗器 2 個を直列につないだもの」にかえた。コイルの巻く向き、回路のつなぎ方、検流計は実験 1 と同じである。次に、棒磁石の向きを逆にして S 極をコイルに向け、コイルの右側の近くから、速さ $v$ の半分の一定の速さでコイルから遠ざけた。

検流計の針が右に振れたときの目盛りの数を正の数、左に振れたときの目盛りの数を負の数で表すとき、実験 2 で針が振れた目盛りの数を求めなさい。ただし、コイルに生じる電圧の大きさはコイルの巻き数と磁石を動かす速さのそれぞれに比例し、検流計の針の振れの大きさは回路に流れる電流の大きさに比例するものとする。また、コイル・導線・検流計の抵抗は考えないものとする。

電圧のわからない電源、抵抗の大きさがわからない電熱線 X、抵抗器 R、電流計を直列につないだ回路をつくった。

抵抗器 R として抵抗の大きさが $10\Omega$ のものを使うと、電流計は $0.60\text{A}$ を示した。次に、抵抗器 R だけを抵抗の大きさが $25\Omega$ のものにとりかえると、電流計は $0.30\text{A}$ を示した。

電熱線 X の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、電源の電圧は一定で、電熱線 X の抵抗の大きさは変わらないものとし、導線・電源・電流計の抵抗は考えないものとする。

電圧 $12\text{V}$ の電源、抵抗の大きさが $20\Omega$ の電熱線 A、$30\Omega$ の電熱線 B、抵抗の大きさがわからない電熱線 C、電流計を用いて、次のような回路をつくった。

• 電熱線 B と電流計を直列につないだものと、電熱線 C を、並列につないだ。
• この並列部分全体と電熱線 A を直列につなぎ、電源につないだ。

電源のスイッチを入れたところ、電流計は $0.20\text{A}$ を示した。電熱線 C の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、導線と電流計の抵抗は考えないものとする。

電圧のわからない電源、抵抗の大きさが $10\Omega$ の電熱線 A、$30\Omega$ の電熱線 B、抵抗の大きさがわからない電熱線 C、スイッチ S、電流計を用いて、次のような回路をつくった。

• 電源、電流計、電熱線 A、電熱線 B をこの順に直列につないだ。
• スイッチ S と電熱線 C を直列につないだものを、電熱線 B と並列になるように、電熱線 B の両端につないだ。

スイッチ S を開いているとき、電流計は $0.30\text{A}$ を示した。次にスイッチ S を閉じると、電流計は $0.60\text{A}$ を示した。電熱線 C の抵抗の大きさは何 $\Omega$ ですか。ただし、電源の電圧はスイッチ S の開閉によって変わらず、導線・スイッチ・電流計の抵抗は考えないものとする。

電圧 $12\text{V}$ の電源と、抵抗の大きさが $10\Omega$ の電熱線 P、$20\Omega$ の電熱線 Q、$30\Omega$ の電熱線 R、$10\Omega$ の電熱線 S を用いて、次のような回路をつくった。

• 電熱線 P と Q を直列につないだもの（P が電源の $+$ 極側）と、電熱線 R と S を直列につないだもの（R が電源の $+$ 極側）を、並列につないで電源につないだ。
• P と Q をつなぐ点を X、R と S をつなぐ点を Y とし、X と Y のあいだに電圧計をつないだ。

このとき、電圧計は何 V を示しますか。ただし、導線の抵抗は考えず、電圧計には電流が流れないものとする。

電熱線 A と電熱線 B、電圧が $6.0\text{V}$ で一定の電源、電流計、電圧計を用いて、次の実験を行った。容器 X には電熱線 A を、容器 Y には電熱線 B を入れ、どちらの容器にも温度 $20.0{}^{\circ }\text{C}$ の水を $100\text{g}$ ずつ入れた。

操作 1：電熱線 A と電熱線 B を直列につなぎ、電流計を直列に入れて電源につないだ。また、電熱線 A の両端に電圧計をつないだ。電流を流すと、電流計は $0.60\text{A}$、電圧計は $2.4\text{V}$ を示した。この状態で $10$ 分間電流を流した。

操作 2：操作 1 が終わるとすぐに、電熱線 A と電熱線 B のつなぎ方を並列に変えて、同じ電源につないで電流を流し続けた。

操作 1 が終わった時点では、容器 Y の水温のほうが容器 X の水温より高かった。操作 2 を始めてから何秒後に、容器 X と容器 Y の水温が等しくなりますか。

ただし、電熱線で発生した熱はすべてその電熱線が入っている容器の水の温度上昇だけに使われ、熱は外に逃げないものとする。また、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変わらず、導線・電流計の抵抗、電圧計に流れる電流は無視できるものとする。容器の水はよくかき混ぜ、水温はどこも等しいものとする。