平成27年度センター試験【物理基礎】第2問 問3,4|電流、電圧、抵抗

電流、電圧、抵抗の3つの物理量の間には次の関係があります。

(電圧) = (電流) × (抵抗)

この式と、直列か並列かを考えれば、電流を計算することができます。

 

抵抗が直列につながれている場合は、それぞれの抵抗の和が全体の抵抗です。

全体にかかっている電圧がわかれば、上の式を使って電流を求めることができます。

(電流) = (電圧) / (抵抗) = 10 V / (10 + 20 + 40) Ω = 0.14 A

 

抵抗が並列につながれている場合は、それぞれの抵抗にかかる電圧は同じです。

上の式を使って計算すると、それぞれの抵抗を流れる電流が求められます。

(電流) = (電圧) / (抵抗) = 10 V / 10 Ω = 1.0 A

 

電流について見てみると、直列の場合はどの抵抗でも流れる電流の大きさは同じなのに対し、並列の場合はそれぞれの抵抗で流れる電流の大きさが変わってきます。

 

消費電力は次の式で求められます。

(消費電力) = (電流) × (電圧)

さらに抵抗を使ってこの式を書き直すと、次の2つの式が得られます。

(消費電力) = (電流) × [(電流) × (抵抗)] = (電流) × (抵抗)

(消費電力) = [(電圧) / (抵抗)] × (電圧) = (電圧) / (抵抗)

直列の場合はどの抵抗でも流れる電流の大きさは同じなので、1つ目の関係式から、抵抗の大きいほうが消費電力は大きいことがわかります。

並列の場合はどの抵抗でもかかる電圧の大きさは同じなので、2つ目の関係式から、抵抗の小さいほうが消費電力は大きいことがわかります。

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