電流と回路

質問

前回に引き続き、情けない質問でほんとうに恥ずかしい限りです・・
文系人間で、物理なんて中学以来やってないのに、小学生に理科を質問されてしまい困っています。。。

豆電球と乾電池をいろいろなつなぎ方をして、明るさや電池の持ち時間を比べるという単元なんですが、その計算の仕方が分からないと言います。
電池１個、電球１個のとき流れる電流の大きさを「１」としたとき
・電球２個を直列つなぎにしたら、「１／２」の電流が流れる
・電池２個を直列つなぎにしたら、「２」の電池が流れる
っていうやつです。
テキストには、抵抗が２倍になるとか、書いてあるのですが、そこから計算していくのが分かりやすいのでしょうか？
どこから見て、どう計算していけばいいのか、小学生にも分かりやすく教えていただけるとありがたいです。

たとえば
電池１個で
一方には電球２個(AとB）、もう一方には１個（C）を並列つなぎにして、その回路と電球１個(D)を直列でつないだとき（説明が分かりづらくてすみません！！図が書ければいいんですが・・・）
AとBには「１／５」、Cには「２／５」、Dには「３／５」の電流が流れるとテキストに載っているのですが、なぜこうなるのかが分かりません。

図がないと説明しづらいとは思いますが、よろしくお願いします！！

回答No.3

foobar · ベストアンサー

1. Ａ，Ｂ，Ｃの電球の部分を電池２個直列で繋ぐと、
2. Ａ，Ｂには１の電流、Ｃには２の電流が流れる。
3. ＡＢＣＤの回路で考えると、電流は消えてなくならないので、Ｄには３の電流が流れる。
4. Ｄに３の電流をながすには、Ｄに3個電池を直列にして繋ぐ必要がある。
5. で、全体を眺めると、電池は２＋３の五個
6. Ａ，Ｂには１の電流、Ｃには２の電流、Ｄには３の電流
電池を1個にすると、
Ａ，Ｂには1/5、Ｃには2/5、Ｄには3/5の電流が流れる。
というような説明ではいかがでしょうか。

お礼

お礼が遅くなって申し訳ありません・・
なんとなーく分かりました！確かに、そう計算すると、1/5，3/5…となりますね。ほかの問題もこう解いてみろと言われると、私には難しいですが苦笑
ありがとうございました！！

回答No.2

fm_mf

これは水に例える方法が良いかもしれませんね。

ちょっと面白くしてみます。

例えば「流しそうめん」を連想してみてください。
電池＝水、電球＝箸でそうめんをすくう人、電流＝水の速度

１リットルの水を使って、箸でそうめんをすくう人が１人の時、１つのダム（抵抗）が発生し、水の速度は１とすると仮定します。
箸でそうめんをすくう人が２人の時（直列状態）、２つのダム（抵抗）が発生し、水の速度が1/2になる。
２リットルの水を使って、箸でそうめんをすくう人が１人の時、１つのダム（抵抗）が発生するが、元々の水量が２倍なので、水は早く流れようとし速度は２倍になる。

こんな感じでどうでしょうか？
小学生に難しいことは説明してもあまり分からないと思うので、遊び感覚で実践できる方法で教えられたほうが、見るほうも理解しやすいと思います。

お礼

お礼が遅くなってしまい申し訳ありません・・・
流しそうめんの例はおもしろいですね！これで、３／５の計算もできるのでしょうか。
ありがとうございました！

回答No.1

T-gamma

これって小学生の知識で解けるもんなんでしょうか…。
一応中学生（厳密には高校生）の知識を使うと
ＲaとＲbを直列につないだときの合成抵抗Ｒ（２つ合わせた正味の抵抗の大きさ）は
Ｒ＝Ｒa+Ｒb
ＲaとＲbを並列につないだときの合成抵抗Ｒは
１/Ｒ＝１/Ｒa+１/Ｒb
よって「一方には電球２個(AとB）、もう一方には１個（C）を並列つなぎにして」の部分の抵抗Ｒ’を考えると（電球1個の抵抗をＲとすると）
１/Ｒ’＝１/Ｒ+１/２Ｒ（片方は電球1個でＲ、もう片方は電球2個直列だから２Ｒ）
Ｒ’＝２Ｒ/３

また「その回路と電球１個(D)を直列でつないだ」の部分の抵抗Ｒ”はもちろんＲ”＝Ｒ

よって全体の抵抗Ｒtotalは
Ｒtotal＝Ｒ’+Ｒ”＝２Ｒ/３+Ｒ＝５Ｒ/３

オームの法則
Ｖ＝ＩＲ
（Ｖ：電圧　Ｉ：電流）
より抵抗が５/３倍になったら電流は３/５倍になる。
電流は並列になると分かれ、その日は抵抗の比の逆になるので
（Ｉa：Ｉb＝Ｒb：Ｒa）・・・オームの法則より導けます

「一方には電球２個(AとB）、もう一方には１個（C）を並列つなぎにして」の電球2個の部分の電流は１／５倍の電流、電球1個の部分の電流は２／５倍の電流が流れ、電流が分かれない（合流した）「その回路と電球１個(D)を直列でつないだ」の部分には全体と同じく３/５倍の電流が流れる。

って感じになりますが、高校入試の程度の高い問題や高校物理の初歩的な内容になっています。小学生にはせいぜい
「左側は並列で、電流が２つに分かれています。電球2個の方が電流が流れにくいので電球1個の半分しか流れていません。右側では左側で別れた電流がまた合流するので、２つ合わせた電流が流れます」
くらいで十分かと思いますが、小学生の履修状況などさっぱり分からないので自信はないです。

お礼

お礼が大変遅くなって申し訳ありません・・・・・
高校入試もなく中学理科もてきとうにやってしまったので、ちょっと私にも難しかったです苦笑
ありがとうございました！