高卒認定試験 物理基礎 H28-1 大問5 問2 解説+解答

解説:

電流計の読み方。
500mA端子につなげているということは、目盛りの最大値が500mAということである。
従って、現在、針が2のところを指しているので、流れている電流は200mAである。

10Ωの抵抗に200mAの電流が流れているので、その間の電圧は、
[math] V=R \times I = 10 [\Omega] \times 200[mA]=10 [\Omega] \times 0.2[A]=2[V] [/math]

20Ωの抵抗には、10Ωの抵抗と同じく2[V]の電圧が掛かっているので、流れる電流は、
[math] I = \frac{V}{R} = \frac {2[V]}{20[ \Omega] }=0.1[A]=100[mA][/math]

あるいは、並列の回路では、電子の通りやすさに応じて電流の大きさが決まる性質を使って電流を求めることも出来る。
この問題では、20Ωと10Ωの抵抗が並列でつながっている。10Ωの抵抗に200mA流れているので、20Ωの抵抗は、電子が2倍流れにくいので、電流は半分の100mA流れることになる。

5.0Ωの抵抗には、10Ωの抵抗に流れている200mAと20Ωの抵抗に流れている100mAが合わさっただけの電流が流れているので、
[math] 200[mA] + 100[mA] = 300[mA] [/math]
5.0Ωの抵抗の両端の電圧は、
[math]V=R\times I = 5.0[\Omega] \times 300[mA] = 5.0 [\Omega] \times 0.3[A]= 1.5[V] [/math]

従って、電源の両端の電圧は、5.0Ωの抵抗の両端の電圧と、10Ωの抵抗の両端の電圧を加えたものであるので、
[math] 1.5[V] + 2.0[V] = 3.5[V] [/math]
となる。
※ 10Ωの抵抗の両端の電圧と、20Ωの抵抗の両端の電圧は同じであるので、どちらを使ってもよい。

以上。