中学受験の理科 電流と電気回路~スイッチ回路の問題演習と解説【3】

                          

2021/03/28

 

この演習問題は、かならず2つの学習を終えてから取りくんでください。

【電流と電気回路の基本】
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【豆電球の直列と並列の組み合わせ】
中学受験の理科 電流と電気回路~豆電球の直列と並列の組み合わせ

 

 

【問題】

かん電池が1つ、豆電球が1つのとき、流れる電流を「1」とします。

次の3パターンについて、それぞれ豆電球A~Dに流れる電流の大きさを答えましょう(電流が流れない場合は「0」)。

  1. スイッチ「アとイ」を閉じたとき。
  2. スイッチ「アとウ」を閉じたとき。
  3. スイッチ「アとイとウ」を閉じたとき。

 

解答と解説

【解答】

① A:3 B:1.5 C:1.5 D:0

② A:3 B:3 C:0 D:0

③ A:3 B:3 C:0 D:0

 

【解説】

スイッチのある回路は、次の手順で電流をもとめます。

  1. 閉じるスイッチを、図の上で閉じたように記す。
  2. かん電池のプラスからマイナスに向けて、豆電球を通る一筆書きでなぞる。
  3. 基本の回路図に置きかえる。
  4. 電流をもとめる。

 

①において、豆電球Dをなぞる場合には、注意が必要です。

 

上左図のように、かん電池のプラスから豆電球Dを通りぬけると、別れ道(XとY)になります。Xの先には豆電球Cという抵抗があり、Yの先に抵抗はありませんから、かりに電流が流れるとしてもすべてYのほうに流れるはずです。

ところがYの行き先は、かん電池のプラス。結果は上右図のようになり、かん電池のプラスに豆電球の両はしがつながっている、つまり豆電球Dに電流は流れません。

 

結局、①における手順1~3の結果は、以下のようになります。

 

おたがいに独立した2つの電気回路が、同時に存在しています。かん電池3つに対して、豆電球1つ(A)の電気回路と、豆電球2つ直列(B・C)の電気回路です。

よって、電流は「A = 3」「B = C = 1.5」「D = 0」となります。

 

②の豆電球C・Dをなぞる場合も注意が必要で、かん電池のプラスに両はしがつながっているため(下図)、豆電球C・Dに電流は流れません。

 

結局、②における手順1~3の結果は、以下のようになります。

 

おたがいに独立した2つの電気回路が、同時に存在しています。かん電池3つに対して、豆電球1つ(A)の電気回路と、豆電球1つ(B)の電気回路です。

よって、電流は「A = 3」「B = 3」「C = D = 0」となります。

 

③で豆電球C・Dの両はしはともに、かん電池のプラスにつながっているので、豆電球C・Dに電流は流れません。

 

結局、③における手順1~3の結果は、以下のようになります。

 

おたがいに独立した2つの電気回路が、同時に存在しています。かん電池3つに対して、豆電球1つ(A)の電気回路と、豆電球1つ(B)の電気回路です。

よって、電流は「A = 3」「B = 3」「C = D = 0」となります。

 

 

次の問題演習は、「スイッチのある電気回路4」です。
中学受験の理科 電流と電気回路~スイッチ回路の問題演習と解説【4】

 

 

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