オームの法則の応用問題を解いてみたい! 前回、 オームの法則の基本的な問題の解き方 を見てきたね。 今日はもう一歩踏み込んで、 ちょっと難しい応用問題にチャレンジしていこう。 オームの法則の応用問題はだいたい次の3つのパターンだよ。 直列回路で抵抗の数が増えたパターン 並列回路で抵抗の数が増えたパターン 直列回路と並列回路が混同しているパターン 直列回路で抵抗の数が増えるパターン まずは直列回路なんだけど、抵抗の数が2つ以上の問題ね。 例えばこんな感じ↓ 電源電圧が30 V 、回路全体を流れる電流の大きさが0. 1Aの直列回路があったとする。それぞれの抵抗が50Ω、100Ωで、残り1つの抵抗値がわからないとき、この抵抗値を求めて それぞれの抵抗にかかる電圧の大きさを求めていけばいいね。 一番左の抵抗値には0. 中2理科「オームの法則の定期テスト過去問分析問題」 | AtStudier. 1Aの電流が流れていて、しかも抵抗値が50Ω。 こいつでオームの法則を使ってやると、 V = RI = 50 × 0. 1 = 5 [V] となって、5ボルトの電圧がかかっていることになる。 そして、その隣の100Ωの抵抗でも同じように0. 1 Aの電流が流れているね。 なぜなら、直列回路では全体に流れる電流の大きさが等しいからさ。 で、こいつでも同じようにオームの法則を使ってやると、 = 100 × 0. 1 = 10 [V] になる。 電源電圧の30Vからそれぞれの抵抗に5Vと10 V がかかっているから、最後の一番右の抵抗にかかっている電圧は がかかっていることになる。 この抵抗でオームの法則を使ってやると、 R = I分のV = 0. 1分の × 15 = 150 [Ω] になるね。 並列回路で抵抗の数が増えるパターン 今度は並列回路で抵抗の数が増えるパターンだね。 例えば次のような問題。 3つの抵抗が並列につながっている回路で、抵抗値がそれぞれ20Ω、50Ω、100Ωだとしよう。電源電圧が10 [V]のとき、回路全体に流れる電流の大きさを求めよ この問題の解き方は、 枝分かれした電流の大きさを求める そいつらを全部足す で回路全体の電流の大きさが求められるね。 並列回路では全ての抵抗に等しく電源電圧がかかる。 一番上の20Ωの抵抗でオームの法則を使うと、 I = R分のV = 20分の10 = 0. 5 [A] その下の50Ωの抵抗では = 50分の10 = 0.
このページでは「オームの法則とは何か?」や「オームの法則」を使った回路計算の解き方を解説しています。 電流・電圧について理解が不十分だと思う人は →【電流と電圧】← のページを参考にしてみてください。 動画による解説は↓↓↓ 中2物理【オームの法則の計算問題の解き方】 1.オームの法則 ■オームの法則 電熱線に流れる電流と電圧が比例の関係にあること。 1つの電熱線に流れる電流と電圧には比例の関係があります。 これを オームの法則 と呼びます。 オームの法則を式にすると… $$電圧(V)=(比例定数)×電流(A)$$ この比例定数には名前があって、 抵抗 と言います。 抵抗という値は電流の流れにくさを意味します。 単位は 【Ω】(オーム) 。 ※ドイツのオームさんの名前が由来です。 上の式を書き直します。 $$電圧(V)=抵抗(Ω)×電流(A)$$ となります。 他にもこの式を変形すると $$抵抗(Ω)=\frac{電圧(V)}{電流(A)}$$ $$電流(A)=\frac{電圧(V)}{抵抗(Ω)}$$ とできます。 これらの公式はとても大事!必ず使いこなせるようにしよう!
3アンペアだとしよう。この時の電源電圧を求めよ これは並列回路の性質である 抵抗にかかる電圧はすべて等しい という性質を使おう。 枝分かれした抵抗に流れる電流を計算して、そいつを足すと0. 3Aになるという方程式を作ればオッケー。 今回使うのはオームの法則の電流バージョンの I = R分のV だ。 電源電圧をVとすると、それぞれの抵抗に流れる電流は 100分のV 50分のV になる。こいつらを足すと枝分かれ前の電流0. 3Aになるから、 100分のV + 50分のV = 0. 3 これを 分数が含まれる一次方程式の解き方 で解いてやろう。 両辺に100をかけて V + 2V = 30 3V = 30 V = 10 と出てくる。つまり、電源電圧は10 [V]ってわけ。 電流を求める問題 続いては、並列回路の電流を求める問題だ。 抵抗値がそれぞれ200Ω、100Ωの抵抗が並列につながっていて、電源電圧が20 V だとしよう。この時の回路全体に流れる電流を求めよ この問題は、 それぞれの抵抗にかかる流れる電流を求める 最後に全部足す という2ステップで解けるね。 一番上の100オームの電流抵抗に流れる電流は、オームの法則を使うと、 = 100分の20 = 0. 2 [A] さらに2つ目の下の200オームの抵抗に流れる電流は = 200分の20 = 0. 1 [A] 回路全体に流れる電流はそいつらを足したやつだから が正解だ。 抵抗を求める問題 次は抵抗を求めてみよう。 電源電圧が10 V、 枝分かれ前の回路全体に流れる電流が0. 3アンペアという並列回路があったとしよう。片方の抵抗値が100Ωの時、もう一方の抵抗値を求めよ まず抵抗値がわかっている下の抵抗に流れる電流の大きさを計算してみよう。 オームの法則を使ってやると、 = 100分の10 という電流が100Ωの抵抗には流れていることになる。 で、問題文によると回路全体には0. 3 [A]流れているから、そいつからさっきの0. 1 [A]を引いてやれば、もう片方の抵抗に流れている電流の大きさがわかるね。 つまり、 あとは、電流0. 2 [A]が流れている抵抗の抵抗値を求めるだけだね。 並列回路の電圧は全ての抵抗で等しいから、この抵抗にも10Vかかってるはず。 この抵抗でもオームの法則を使ってやれば、 R = I分のV = 0.
2 [A] 一番下の100Ωの抵抗では、 = 100分の10 = 0. 1 [A] で、これら3つの枝分かれ後の電流を全て足したやつが「回路全体に流れる電流の大きさ」になるから、 0. 5 + 0. 2 + 0. 1 = 0. 8 [A] が正解だ! 直列と並列回路が混同しているパターン 最後の問題は直列回路と並列回路が混合している問題だね。 例えば次のような感じ。 電源電圧が10 V、全体に流れる電流の大きさが0. 2A。左の直列回路の抵抗値が30Ωだとしよう。並列回路の下の抵抗値が50Ωの時、残りの上の抵抗値を求めよ まず直列回路になっている左の抵抗にかかる電圧の大きさを求めてやろう。 この抵抗は30Ωで0. 2Aの電流が流れているから、オームの法則を使うと、 電源電圧が10 V だったから、右の並列回路には残りの4Vがかかっていることになる。 回路全体に流れる電流は0. 2Aだったから、この並列回路全体の合成抵抗は、 電圧÷電流 = 4 ÷ 0. 2 = 20 [Ω] 次は右の並列回路の合成抵抗から上の抵抗の値を求めていこう。 詳しくは「 並列回路の電圧・電流・抵抗の求め方 」を読んでほしいんだけど、 全体の抵抗の逆数は各抵抗にかかる抵抗の逆数を足したものに等しい だったね? 上の抵抗をRとしてやると、この右の並列回路の合成抵抗R'は R'分の1 = R分の1 + 25分の1 になるはず。 で、さっき合成抵抗R'は20Ωってわかったから、 20分の1 = R分の1 + 25分の1 というRについての方程式ができるね。 分数を含む一次方程式の解き方 でといてやると、 5R = 100 + 4R R = 100 [Ω] ふう、長かったぜ。 オームの法則の応用問題でも基本が命 オームの法則の応用問題はこんな感じかな! やっぱ応用問題を解くためには基礎が大事で、 直列回路の性質 並列回路の性質 を理解している必要があるね。 問題を解いていてあやふやだったら復習してみて。 そんじゃねー Ken Qikeruの編集・執筆をしています。 「教科書、もうちょっとおもしろくならないかな?」 そんな想いでサイトを始めました。
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