| 電流 | ||||||||||||||||
| [要点-電流回路] | ||||||||||||||||
| ①電流:回路内を流れる電気の粒(正体は電子という粒)のことです。 回路内を流れる電気の粒の量を表します。 (1)電流の大きさ:アンペア(A)で表され、 直列回路と並列回路で異なる流れ方があります。 (2)単位:アンペア(A)で、1Aは1000mAです。 1.直列回路では、電流は1本道の回路内でどこをとっても変わりません。 枝分かれがないため、電流は一定です。 2.並列回路では、枝分かれがあるため、電流は分かれて流れます。 ②電圧: 電圧は、電気の粒1つ1つが持っているエネルギーを表します。 単位はボルト(V)で、1Vは1000mVです。 (1)電気の粒は電池や電源装置から電圧をもらい、回路内を進みます。 障害物(豆電球や電熱線など)にぶつかると、電圧を使って通り抜けます。 (2)電源装置からもらった電圧は、回路内で使い切らなければなりません。 キルヒホッフの法則により、電圧は再び電源装置に帰るまでにすべて使い切られます。 (3)直列回路では、電圧は電熱線ごとに使い切られます。 電熱線の合計電圧が電源電圧と等しいです。 (4)並列回路では、各電熱線で使い切られる電圧は同じで、電源電圧に等しいです12。
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| 電気回路-回路 | ||||||||||||||||
①電気回路:直列回路と並列回路の2つの種類があります。![]() ②直列回路: 電池や電熱線などを一列につないだものです。 電流の流れる道すじが一本道になっています。 電流はどこで測っても同じですが、電圧はa + b = c という関係が成り立ちます。 つまり、電圧の合計が一定です。 直列回路の電流はどこでも同じですが、電圧は各部分の電圧の和です。 ②並列回路: 電池や電熱線などを枝分かれさせてつないだものです。 電流の流れる道すじが枝分かれしています。 電流はA = B + C という関係が成り立ちます。 つまり、電流の合計が一定です。 並列回路の電圧はどこで測っても同じです。 すべての部分で同じ電圧がかかります。 |
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| 電気用図記号 | ||||||||||||||||
代表的な電気用図記号。![]() |
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| 電流計・電圧計の読み方 | ||||||||||||||||
| [問題] 次の各問いに答えよ。 ![]() (1) 上の電圧計の値は何Vか。 (2) 上の電流計の値は何mAか。 [解答] (1) 8.5V (2) 330mA [解説] (1) 図1は電圧計の目盛りである。 15V端子につないでいるので、目盛りの右端は15Vである。 したがって針は8.5Vをさしている。 (2) 図2は電流計の目盛りである。 図の場合は500mA端子につないでいるので、50mA用の目盛りを読んで10倍する。 したがって、電流の大きさは330mAである。 |
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| 電流計・電圧計のつなぎ方 | ||||||||||||||||
①電流計:電流の大きさを測定する装置です。 ![]() ②電流計は、はかろうとする部分に直列に接続して使います。 (1)電流計の記号は I で、電流の単位は アンペア (A) です。 1Aは1000mA(ミリアンペア)です。 例えば、0.5Aは500mA、250mAは0.25Aといった具合です。 ③電圧計は、電流を流そうとする圧力を測定する装置です。 電圧計は、はかろうとする部分に並列に接続します。 (1)電圧計の記号は E や V で、電圧の単位は ボルト (V) です。 1Vは1000mV(ミリボルト)です。 電気器具などにかかる電圧の大きさを調べる際に使用します。 ④オームの法則: 電圧と電流は比例関係にあります。 電圧を2倍にすれば流れる電流も2倍になり、電圧を3倍にすれば流れる電流も3倍になります。 この法則を「オームの法則」といいます。 ![]() 電流計:直列に接続して使用。はかろうとする部分に接続。 電圧計:並列に接続して使用。はかろうとする部分に接続。 |
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| 電圧の性質 | ||||||||||||||||
| [問題] 図1、2のような回路について、次の各問いに答えよ。 ![]() (1) 図1のアイ間の電圧は何Vか。 (2) 図2のウエ間の電圧は何Vか。 [解答] (1) 5.0V (2) 10.0V [解説] ![]() (1) 直列回路なので、(アイ間の電圧)=2.0+3.0=5.0(V)である。 (2) 並列回路なので、2つの抵抗の両端の電圧は等しく、ともに10.0Vである。 |
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| 電流と電圧の性質 | ||||||||||||||||
[問題]![]() 同じ規格の電池と豆電球2個を用いて、図1、図2の回路をつくった。 各点を流れる電流はI1、I2、I3で、豆電球A、Bにかかる電圧や、 その両端にかかる電圧はE1、E2、E3であった。 (1) 図1、図2のような回路をそれぞれ何というか。 (2) 図1、図2で、I1、I2、I3の間の関係をそれぞれ式で表せ。 (3) 図1、図2で、E1、E2、E3 の間の関係をそれぞれ式で表せ。 (4) 図1、図2では、豆電球Aの明るさはどちらが明るいか。 [解答] (1) 図1:直列回路 図2:並列回路 (2) 図1:I1=I2=I3 図2:I1+I2=I3(I3=I1+I2) (3) 図1:E3=E1+E2(E1+E2=E3) 図2:E1=E2=E3 (4) 図2 [解説] ![]() (1) 上図のように途中で枝分れがなく、電流の流れる道筋が1つであるような回路を、直列回路という。 これに対し、下図のように途中で枝分かれがあり、2つ以上の道筋があるような回路を並列回路という。 (2) 上図は直列回路なので、回路のどの部分にも同じ電流が流れる。 したがって、I1=I2=I3が成り立つ。 下図は並列回路で、枝分かれした電流I1とI2が再び合流してI3となるので、I1+I2=I3の関係が成り立つ。 (3) 上図は直列回路で、E3=E1+E2が成り立つ。 下図は並列回路で、E1=E2=E3が成り立つ。 (4) 例えば、電池の電圧を1.5Vとすると、E3=1.5Vで、 上図ではE3=E1+E2が成り立つので、E1+E2=1.5 となる。 A、Bは同じ規格の電球なので、E1=E2=0.75Vとなる。 下図ではE1=E2=E3が成り立つのでE1=E2=1.5Vとなる。 よって、下図の電球にかかる電圧が大きいので、下図の電球の方が明るい。 |
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| [要点-オームの法則] | ||||||||||||||||
| ①オームの法則:電流と電圧が比例の関係にあることを示しています。 電熱線を流れる電流の大さは、電熱線の両端に加わる電圧の大きさに比例します。 ②1つの電熱線に流れる電流と電圧は、次の式で表されます: (1)[ 電圧(V) = 抵抗(Ω) \times 電流(A) ] ここで、(Ω)は抵抗を表し、単位はオーム(Ω)です。 (2)この式を変形すると、以下のようになります: [ 抵抗(Ω) = \frac{電圧(V)}{電流(A)} ] [ 電流(A) = \frac{電圧(V)}{抵抗(Ω)} ]
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| 抵抗とオームの法則-導体と絶縁体 | ||||||||||||||||
| ①導体:電気抵抗が小さく、電流を通しやすい物質です。 金属などが該当します。 導体は電子の流れを容易に許可し、電気を伝える能力があります。 ②不導体(絶縁体):電気抵抗が非常に大きく、電流をほとんど通さない物質です。 ゴムやガラスなどが不導体に該当します。 不導体は電子の流れをほとんど阻害します。 ![]() ③半導体:導体と不導体の間の性質を持ちます。 半導体は、例えばケイ素(シリコン)やゲルマニウムなどが該当します。 ![]() |
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| 並列回路の抵抗の合成 | ||||||||||||||||
[問題]![]() 上の回路図の、回路全体の抵抗(2本の抵抗を1本と見なした抵抗)の値を求めよ。 [解答] 4.8Ω [解説] ①(12Ωの抵抗を流れる電流)=(電圧)÷(抵抗)=24(V)÷12(Ω)=2(A) ②(8Ωの抵抗を流れる電流)=(電圧)÷(抵抗)=24(V)÷8(Ω)=3(A) ③ゆえに、 (回路全体の電流)=2+3=5(A) (回路全体の抵抗)=(電圧)÷(電流)=24(V)÷5(A)=4.8(Ω) |
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| 複雑な回路の計算-並列+直列 | ||||||||||||||||
[問題]![]() 次の電流、抵抗の大きさを求めよ。 (1) アの豆電球の抵抗 (2) イの豆電球に流れる電流 (3) イの豆電球の抵抗 [解答] (1) 1Ω (2) 2A (3) 1Ω [解説] ![]() ①電圧と電流のようすを上図のようにして調べ、これを使って抵抗ごとに電流・電圧・抵抗を調べる。 ②電流・電圧・抵抗の3つのうちの2つがわかれば、残りの1つがわかる。 アの抵抗の両端の電圧は6Vで、流れる電流は6Aである。 ③したがって、 (アの抵抗)=6(V)÷6(A)=1(Ω)である。 ④イの抵抗の両端の電圧は、図に示すようにウの電圧と同じなので2Vである。 ⑤(イを流れる電流)+(ウを流れる電流)=(全体を流れる電流)なので、 (イを流れる電流)+4=6 したがって、(イを流れる電流)=6-4=2(A) よって、(アの抵抗)=2(V)÷2(A)=1(Ω)である。 |
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| スイッチのある回路 | ||||||||||||||||
[問題] ![]() 図1は、電気抵抗が20Ωの電熱線a、電気抵抗の大きさがわからない電熱線bを使って作った回路である。 図2は、電熱線bに加えた電圧と流れる電流の関係をグラフに表したものである。 次の各問いに答えよ。 (1) 電熱線bの電気抵抗の大きさはいくらか。 (2) スイッチBだけを入れた後、電源装置を調節して、電流計の値が0.4Aを示すようにした。 電圧計に加わる電圧はいくらか。 (3) スイッチA、Bを入れた後、電源装置を調節して、電圧計の値が10Vを示すようにした。 電流計を流れる電流はいくらか。 [解答] (1) 20Ω (2) 8V (3) 1A [解説] (1) 図2より、電熱線bに6Vの電圧をかけたとき 0.3Aの電流が流れるので、 (bの抵抗)=6(V)÷0.3(A)=20(Ω) (2) 電熱線bの抵抗は20Ωで電流が0.4Aなので、 (電圧)=0.4(A)×20(Ω)=8(V) (3) 電熱線aは20Ωなので10Vの電圧をかけると、 (aの電流)=10(V)÷20(Ω)=0.5(A)の電流が流れる。 また、電熱線bも20Ωなので10Vの電圧をかけると、 (bの電流)=10(V)÷20(Ω)=0.5(A)の電流が流れる。 よって、電流計を流れる電流は、0.5+0.5=1(A) |
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