物理(電気回路)

この単元では、中学理科〜高校物理基礎レベルで電流・電圧・抵抗の基本概念とオームの法則(V=IR)を学びます。直列回路(電流が一定で電圧の和が全体電圧に等しい)と並列回路(電圧が各枝で等しく電流の和が全体電流に等しい)の違いを整理し、合成抵抗の計算(直列は単純な和、並列は積/和)を扱います。具体的な数値を用いた計算問題(例:10Ωの抵抗に2Aの電流を流したときの電圧、20Ωと30Ωの直列合成抵抗)も含まれます。また、電圧を2倍にしたときの電流の変化や、抵抗の大きさを決める要因(材質・長さ・断面積)についても問います。全10問を通じて、回路の基本法則を計算問題と概念問題の両面から理解できる構成です。

  • オームの法則 V=IR を用いて電圧・電流・抵抗を計算できる
  • 直列回路では電流が一定で電圧の和が全体電圧に等しいことを説明できる
  • 並列回路では電圧が各枝で等しく電流の和が全体電流に等しいことを説明できる
  • 直列合成抵抗(和)と並列合成抵抗(積/和)を計算できる
  • 電圧を変化させたときの電流への影響を説明できる
  • 電気抵抗の大きさが材質・長さ・断面積によって決まることを理解する
  • 電流が単位時間あたりに導線の断面を通過する電気量であることを説明できる

電流・電圧・抵抗の関係を表すオームの法則($V=IR$)を中心に、直列回路と並列回路の電流・電圧の性質、合成抵抗の求め方、抵抗の大きさを決める要因(長さ・断面積・材質)を扱う教材です。

サンプル問題

回路図:電池に2つの抵抗 R₁、R₂ が並列につながっている。

並列回路における合成抵抗$R$を求める式として正しいものはどれか。ただし、2つの抵抗を$R_1, R_2$とする。

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$R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$

並列回路の合成抵抗の逆数は、各抵抗の逆数の和に等しいため、$\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$より、$R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$となります。

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