電流とその利用（回路・電流・電圧・抵抗、電流と磁界）
回路・電流・電圧・抵抗
この領域では、直列・並列回路の電流と電圧の規則、オームの法則、電力、電流がつくる磁界、電磁石やモーター・発電の原理を問う。回路図を読み、数値を代入して全体の抵抗や電力を求める。
規則
- 直列回路では電流はどこでも同じで、電圧は各部分の和、合成抵抗は和になる。
- 並列回路では電圧は各枝で同じで、電流は枝の和、合成抵抗Rは1/R=1/R1+1/R2で求める。
- オームの法則はV=RI。抵抗は電流の流れにくさで、V-Iグラフの傾きが抵抗を表す。
- 電力はP=VI=I²R=V²/R。電力量は電力×時間で、単位はWhやJを使う。
- 直線電流の周りには磁界ができ、コイルは電磁石になる。電流の向きを変えると磁界の向きも逆になる。
- 磁界中でコイルが回るのがモーター、コイルを動かして電流が生じるのが電磁誘導。誘導電流は磁界の変化があるときだけ流れる。
例題
6Ωと3Ωの抵抗を並列につなぎ、6Vの電源につなぐ。各枝の電流は6÷6=1A、6÷3=2Aで、全体は3A。合成抵抗は6÷3=2Ωとなり、1/6+1/3=1/2からも求められる。電力は全体で6×3=18W。
失点しやすい点
電流計を並列に入れる、電圧計を直列に入れる、並列の合成抵抗を単純に足す、電力量と電力を混同する、電磁誘導を「電流を流し続ければ起こる」と考える、磁界の向きを電流の向きと混同する、などに注意する。