回路のわかりやすい考え方・解き方 1〜電流の流れをイメージ・回路を描く・閉じた回路・分流と合流〜｜中学受験・理科

前回は「電気・電流・抵抗のわかりやすい考え方・イメージ 4〜回路をイメージ・電池=電圧=ポンプ・矢印の大きさ・エジソン〜」の話でした。

電圧・電流・抵抗とオームの法則

電池の直列つなぎ・並列つなぎにおいて、電圧を矢印で表現して考えました。

直列・並列は、電球や抵抗もありますが、電池と同じように電圧を矢印で考えることができます。

そして、公式として暗記することが多い「オームの法則」の式の意味を考えました。

非常にシンプルな法則・公式である「オームの法則」において、「電圧を主役」とします。

電流をエイッと持ち上げる（起電力）「ポンプ」の様な役割の電池。

回路を一周すると「持ち上がった電流の高さ（電圧）」が「同じ高さ（電圧）下がる」ことを考えました。

これらのことが、電圧・電流・抵抗、オームの法則、回路の基本です。

これらのことを、しっかり理解しましょう。

基本的回路の具体的考え方：回路を描く大事さ

電圧を主役に考えて、基本的回路を考えてみましょう。

まずは、「電流が流れる」イメージを描きましょう。

このように、回路を学ぶ際には、「回路自体を描く」様にしましょう。

それでも良いですが、「実際に回路を描いてみる」をやりましょう。

すると、必ず理解が深まるでしょう。

定規を使っても、フリーハンドでも良いですが、フリーハンドで描いてみましょう。

線が曲がっても、「理解が深まる」方が優先です。

「きれいに」描けなくても良いので、「丁寧に」描いてみましょう。

そして、流れる電流と持ち上がる高さ（電圧）を描きましょう。

試験・テストでは、「問題文に記載されている」回路に電流・電圧などを描きましょう。

「電流が流れる理由」は、「電池が電圧をかけるから」です。

電圧をかけて、電流をエイッと持ち上げるイメージです。

一度戻ってきた電流は「高さ（電圧）が0」に戻って、再度電池に持ち上げられます。

回路を分けて考える：閉じた回路

この回路を上記のように、A,Bの二つの部分に分けて、考えてみましょう。

合成抵抗の公式を使って考えると、素早く解けます。

試験では、その方が良いですが、「しっかりと理解して公式を使う」様にしましょう。

A,Bの部分に分けたのは、それぞれが「閉じた回路」だからです。

回路が複雑になっても、「閉じた回路」を考えれば、必ず解けます。

少しずつ、しっかり考えてみましょう。

今回は、公式は使わずに、「どのように電流が流れ、電圧が上がったり下がるか」を考えます。

分かれる電流をイメージ

まずは、A の回路を考えましょう。

電池がエイッと持ち上げてくれたので、電流が流れて、Aの回路に流れ込んできます。

流れてくる電流を、少し太く描いてみましょう。

線が分かれるところで、「電流も分かれる」ので、「太い流れの電流が流れてきたイメージ」です。

電流の大きさを「矢印の長さ」で考えても良いでしょう。

慣れるまでは、「矢印の太さ」の方がイメージしやすいと思います。

川の流れが分岐するイメージです。

流れている川が二手に分かれる時、川の幅は「元の川の幅よりも小さく」なるイメージです。

電流が分かれるところで、「太い電流」が「細い電流」二つに分かれます。

「川の流れ」をイメージしてみましょう。

合流する電流をイメージ

一度分かれた電流は、回路を進んで、線が合流するところで「電流も合流する」のです。

そして、合流して再び「太い電流」になって、回路を流れてゆきます。

ここで、「一度分かれた電流」の「それぞれの電流」を考えましょう。

それぞれ途中で、電球の持つ「抵抗」によって、電流の高さが下がります。

「抵抗」は、誰しも嫌なものです。

電流を「川の流れ」で考えた時、「川の途中に大きな岩がある」のをイメージしましょう。

この二つの高さは、どうなるでしょうか。

「下がる高さ（電圧効果）」は、同じです。

同じではなかったら、どうなるでしょうか。

「同じではなかったら、どうなるか」を少し考えてみましょう。

回路を一周して、電池に戻ってきた電流の「持ち上がった高さ」が「違ったら」を考えました。

この事と同様に、「閉じた回路で、下がる電圧が違ったら」を考えてみましょう。

回路は基本をしっかりイメージして、理解することが本質的で、非常に大事です。

そして、「基本をしっかりイメージ・理解」できれば、問題は全部できるようになるでしょう。