電気・電流の問題 1〜わかりやすい回路の考え方〜|愛光中2018年理科・中学受験

前回は「電気の話〜送電線〜」の話でした。

直前期となりましたので、実戦的に問題をやってみましょう。

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今年、愛光中は1月9日(月)に入試を予定していますので、あと二月あまりです。

受験生の方には、最後までしっかりやって、合格して欲しいです。

愛光中の合格ラインは70%弱で、理科は5題の問題を40分で取り組みます。

2022年の問題は問題文の分量も多く、一題あたり平均8分でやるのは、大変です。

問題文全体を見て、

これから、
やろう!

と、自分の得意な・出来そうな問題を、素早く一題しっかり獲得する力が必要です。

早速やってみましょう。

シンプルな電気の問題です。

電気のまとめにはちょうど良い問題で、「しっかり電流・電気を理解しているか」が分かります。

このように「答えだけで、最も明るい・暗い」問題などは要注意です。

それは、少し勘違いすると「ほとんど〜全部間違える可能性がある」からです。

四つのうち、
三つは、しっかり出来ていたのに・・・

一つ間違えたら、
ほとんど間違えた・・・

という可能性もありますので、慎重に取り組みましょう。

それでは、早速一つ一つ回路を考えてゆきましょう。

まずは、電気・電流の問題の考え方の基本です。

回路の基本(新教育紀行)

回路の問題を考える時は、上のように「電池一つ・電球一つの基本回路」を考えるのが基本です。

この時、この基本回路を「流れる電流を①」と考える考え方もありますが、大事な主役は電圧です。

電気・電流の問題が、難しく感じるのは、電流・電圧・抵抗と三つが出てくるからです。

上の記事でお話ししました通り、「主役は電圧」です。

回路の基本(新教育紀行)

「電池一つの電圧=①」とおいて、考えましょう。

回路の基本(新教育紀行)

そして、「電球一つの抵抗=1」と考えましょう。

「電球の抵抗=1」だと無次元のように感じられるので、「違う文字を置く」のが本来です。

そうすると混乱するので、比較するためには「1」で良いでしょう。

この時、「流れる電流は①」となります。

回路の基本(新教育紀行)

大事なことは、「電圧も電流も①」ですが、単位が異なるので「本当は違う」ことです。

単位は物理・化学において、非常に大事なことですが、このことは中高から学べば良いでしょう。

この基本回路を考えるとき、電圧を考えず「電流が①」と考えると、分からなくなることがあることに注意です。

そして、「回路の直列・並列をパターン暗記」することになり、少し変わった問題になると、

分からない・・・

になる可能性があります。

「電圧があって、電流が流れる」ことをしっかり理解しましょう。

図1から各回路を見てゆき、一つずつ流れる電流を考えましょう。

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これは、「直列電池・直列電球」の基本タイプですが、しっかり考えましょう。

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電池が直列につながっていると、線が一つに真っ直ぐ繋がるので、電圧が2回上がります。

そして、電圧は2倍になります。

電池によって、電圧がかかり、電流が流れます。

「水路のモデル」がありますが、電圧は電流をエイっと持ち上げるイメージです。

そして、電球を光らせるためには、電球にある抵抗で、電圧が下げられます。

電球が直列に並んでいると、流れる電流は、続けて抵抗を受けるので、抵抗は3となります。

電流が「続けて抵抗をドン、ドン、ドンと受けるイメージ」を持ってください。

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すると、回路がわかり、流れる電流が計算できます。

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続けて、図2を見てゆきましょう。

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同じように、電池で「電圧がグイッと上がる」イメージを持ってください。

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電流が流れ、図1と同じように考えて、二つの電球を流れるので「抵抗は2」となります。

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電流が流れて、二個の電池が同じように「プラスからマイナスへ電流を流す」イメージです。

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二つの電流が流れるから、合計の電流が流れます。

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あれっ。

実は、この考え方は、間違いです。

これは、中学生以上の方でも間違えやすいタイプです。

もう一度考えてみましょう。

上のような電流だと、何がおかしいでしょうか。

なにがおかしい、
と言われても・・・

この回路は、
「並列と同じ」と習ったよ。

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回路を流れる電流は、「上がった電圧分下がる」ことを思い出してください。

電流が流れて、二つの電球で電圧が下がる(電圧降下)ので、合計すると、

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「上がった電圧の2倍の電圧が下がる」ことになり、オカシイのです。

もう一度、考え直してみましょう。

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回路が上下にありますが、「閉じた回路」を考えましょう。

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回路の電圧は「上がった分と同じ電圧が下がる」ので、上がる電圧は電池一つ分です。

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「上がる電圧は電池一つ分」で、抵抗は直列で2だから、電流が求まります。

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ですから、「並列電池と同じ」なのです。

そういうことなんだ。

このように、「回路のパターンを暗記」ではなく、「電圧が主役」でしっかり考えてみましょう。

よく分かったよ。

僕が手書きで描いているように、実際に電流の流れを描いて、「どうなっているのか」を考えましょう。

入試当日には、こういうことが「頭で描ける」のが「時間が短くなる」点では望ましいです。

「頭で描いて上手くゆかず、間違える」ならば、しっかり描いて、理解しましょう。

そして、一つずつ得点するのが良いでしょう。

後半は、本日15:00に公開します。

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