今回の問題
electromagnetic#28【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「グラフから読み取る電気抵抗と抵抗率の計算」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: 電圧\(V\)、電流\(I\)、抵抗\(R\)の関係式 \(V = IR\) を理解し、グラフに応用することが求められます。
- グラフの解釈: 電圧-電流グラフ（V-Iグラフ）または電流-電圧グラフ（I-Vグラフ）から、傾きや特定の点の座標がどのような物理的意味を持つかを読み取る能力が重要です。
- 抵抗率の公式: 抵抗\(R\)と、物質の形状（長さ\(l\)、断面積\(S\)）および材質（抵抗率\(\rho\)）を結びつける公式 \(R = \rho \displaystyle\frac{l}{S}\) を用いて計算します。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- (1)では、与えられた電流-電圧グラフから、読み取りやすい点の電圧\(V\)と電流\(I\)の値を特定し、オームの法則 \(R = \displaystyle\frac{V}{I}\) を用いて抵抗を計算します。
- (2)では、(1)で求めた抵抗\(R\)と、問題文で与えられた長さ\(l\)、半径\(r\)を用いて、抵抗率の公式 \(\rho = R \displaystyle\frac{S}{l}\) から抵抗率を計算します。単位の換算と、与えられた数値の意図を汲み取ることがポイントです。