センター物理2008 質問

質問

こんにちは。
高校生で、物理を勉強しているものです。
センター試験の問題を解いていて、どうしても分からない問題があったので質問しました。
​http://www.yozemi.ac.jp/nyushi/center/recent/mondai/index.html​
に2008年度のセンター物理の問題があります。
この問題の、大問２の問3が分かりません。
どうして、針金によって三等分された抵抗のうち、真ん中の抵抗には電流が流れず、針金に流れるのでしょうか。
前問の問2では、端子から針金までの電圧が等しく、対照性のある回路なので、針金には電流が流れない、という解説がなされていました。
問3も端子から針金までの電圧は等しいし、対照性のある回路なのに、どうして針金に電流がながれるのでしょうか。
使用している教科書は、力学や波動に比べて、電気に関する内容が軽く扱われている(感じがするだけでしょうか？)ので、直列回路や並列回路について詳しく書かれておらず、困っています。
よろしくお願いします。

回答No.5

buturikyou

まだ分かりませんか？

１）針金Ａの両端は等電位

２）針金Ｂの両端は等電位

３）しかし針金Ａと針金Ｂとは電位が異なる場所にありますから両者の中心を導線で結べば電流が流れ始めます！

４）後はキルヒホッフの法則を使って解くんです・・。

回答No.4

buturikyou

＞二本の針金の両端はそれぞれ等電位ですからそれぞれの針金に電流は流れませんが、

このことが質問者が「対称性」と言っていることから出てくる事柄です！

それぞれの針金の両端は等電位ですから電流は流れようがございません…。

＞二本の針金そのものの電位は異なりますから

分かりますか、良く分からなかったら図を何度も見直してみてくださいね？

二本の針金は電位差がある平行電流の途中に違った場所に横たわらせてあるのですから

＞中央をつなぐ導線には電位差が生じて電流が流れます・・。

つまり、針金Ａと針金Ｂだとするならば、それぞれは全域で等電位なのですが、ＡとＢの間には電位差があるので、両者の間に電流が流れるのですが？

回答No.3

buturikyou

簡単です！

二本の針金の両端はそれぞれ等電位ですからそれぞれの針金に電流は流れませんが、二本の針金そのものの電位は異なりますから中央をつなぐ導線には電位差が生じて電流が流れます・・。

回答No.2

eatern27

とりあず、
・問２の解説(?)における「対称性」とは具体的にどういう対称性の事を指しているのか
・問２のケースでは、その対称性があると、どうして電流が流れない、という結論になるのか
この２点について考えてみましょうか。

これが理解できてから、問３について(特に問２の議論が通用するのかという事について)考えるのがいいかと。

#わざわざ真ん中の導線にはわずかな抵抗があるという事を考える必要はないと思いますが。。。

回答No.1

yokkun831

簡単のため針金の抵抗は無視し、そのかわり中央のクリップつき導線の微少な抵抗をr、鉛筆塗りの2本並列をあわせて抵抗Rとしましょう。
rを流れる電流i、Rを流れる電流Iとすると、現実には
V = ir = IR となるごく微少な電位差が生じています。
I=ir/R ですから、rがRに対して無視できるほど小さい抵抗であることから有限な電流iに対してIは無視できる大きさになるのです。
針金1本の上下は等電位ですが、左右の針金の間にはクリップでつないでもわずかな電位差があって電流が流れることになります。