今回の問題
electromagnetic#31【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「直流回路の基本(並列接続)」です。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- オームの法則: 抵抗 \(R\)、電圧 \(V\)、電流 \(I\) の関係 \(V = RI\) は、電気回路を解く上での最も基本的な法則です。
- キルヒホッフの法則:
- 第1法則(電流則): 回路中の任意の分岐点において、流入する電流の和と流出する電流の和は等しい。
- 第2法則(電圧則): 回路中の任意の閉回路において、起電力の和と電圧降下の和は等しい。特に並列接続では、各抵抗にかかる電圧が等しくなることが重要です。
- 合成抵抗: 複数の抵抗を一つの抵抗とみなしたときの抵抗値。並列接続の場合の公式を理解しているかが問われます。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- (1)では、並列接続された抵抗 \(R_1\) と \(R_2\) にかかる電圧が、ともに電池の起電力 \(E\) に等しいことを利用し、オームの法則を適用して各電流を求めます。
- (2)では、キルヒホッフの第1法則(電流則)を用いて、分岐前の電流 \(I\) が分岐後の電流 \(I_1\) と \(I_2\) の和に等しいことから計算します。
- (3)では、(2)で求めた回路全体の電流 \(I\) と全体の電圧 \(E\) から、回路全体の合成抵抗 \(R\) をオームの法則を用いて求めます。