理科
中学生
解決済み

(3)の電球bの答えが エ になる理由がわからないので、どなたか教えて下さい。

電球と抵抗が並列に並んでおり電圧は一定(スイッチを切ろうが切るまいが)、一方で電流はスイッチが入った状態では電球と抵抗の両方に流れるが、スイッチを切った際には電球側にのみ(多く)流れるようになるため、答えは イ になると思いました。(電力は電流x電圧なので、豆電球は明るくなる と考えました)

図2 図1 電源装置 図3 電源装置 A 電球 a 電流計 電球 b 電流計 抵抗器 スイッチ 抵抗器 スイッチ (1) ①の測定結果は右下の表のようになった。 電圧と電流との関係をグラフに表せ。 (2) ② 図2の電流計が 250mAを示したとき,電球 電圧[V] 0 1.0 4.0 6.0 8.0 14.0 に加わる電圧は何Vか。 電流 [mA] 0 25 100 150 200 350 ③で、電球abのようすを、次のア~エからそれぞれ選び、記号で答えよ。 ア 消える。 イ 明るくなる。ウ 暗くなる。 ウ暗くなる。 エ 変わらない。 電池を電源として, 2個の電球が点灯する照明装置をつくった。 この装置には,2 個のスイッチS と S2 があり, S だけを入れると1つの電球だけが点灯する。 さらに S2を入れるとほかの電球も点灯し、この状態でS, を切ると, 電球は2つとも消える。 この装置の回路図を、次の電気用図記号を使ってかけ。 電池 スイッチ― 電球 定期テスト予想問題 ⑤
電流と電圧

回答

✨ ベストアンサー ✨

簡単にまとめてみました。

実験の情報がなかったので、推測になりますが
「図 3 の回路でスイッチを OFF すると、電球 b はどうなるか?」
という問題なのですよね?

違ってたら、コメントで指摘ください。

■スイッチを切っても電圧は一定

「電球と抵抗が並列なので、スイッチにかかわらず電圧は一定」
と書かれてますが、これは正しいです。

仮に、電源電圧を 3V だとすると、
・電球 b に 3V かかる。
・抵抗器に 3V かかる。
となります。

■電流の流れるルート

・スイッチ ON → 電球と抵抗値の両方
・スイッチ OFF → 電球のみ

と書かれてますが、これも完全にあってます。

■スイッチ OFF で電球側に多く流れる?

ここが間違っています。

電源電圧を 3V として具体的に書いてみると、

スイッチ ON の場合:
・3V の力で電球 b に電流が流れる、かつ
・3V の力で抵抗器に電流が流れる。

スイッチ OFF の場合:
・3V の力で電球 b に電流が流れる。

となります。

電球 b に加わる電圧(力)は 3V のままなので、
電球 b に流れる電流の量は変わらない、となります。

もう少し詳しく書くと、

電球 b の抵抗値はスイッチの状態で変わらない
かつ、電源電圧が 3V のまま変わらない
→電球 b を流れる電流も変化しない(オームの法則より)
→電球 b の明るさは変わらない
となります。

■回路全体の電流は変わらない?

たぶんですが、SIM さんは
「電源電圧が変わらないから、回路全体の電流も変わらないはず」
と考えたのではないでしょうか?

だから、スイッチを OFF にすると、抵抗器に流れていた分の電流が
電球 b に流れてくるのではないかと。

でも、電源電圧が変わらなくても、回路全体の電流は変化します。

今回の場合だと、回路全体の抵抗値を考えてみると、
・スイッチ ON → 電球 b と抵抗器の合成抵抗(並列)
・スイッチ OFF → 電球 b の抵抗値のみ
となります。

なので、抵抗値の観点から説明すると、
スイッチ OFF で、回路全体の抵抗値が上がる(電流が流れるルートが減るから)
→回路全体の電流は少なくなる(電源電圧が同じだとしても)
という感じです。

不明な点があればコメントください。
分かる範囲で答えますので。

SIM

とてもよく理解が出来ました。ありがとうございます!

電源電圧が変わらなくても、回路全体の電流は変化するんですね。電源電圧が変わらないから、回路全体の電流も変わらないと考えていました。

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