解説あり！中学理科の回路問題！BC間の電圧は？
- 回路の問題について解説します。BC間の電圧を求めるためには、BD間とCD間の電圧を計算する必要があります。
- BC間とは、スイッチの位置によって異なります。スイッチが開いている場合、BC間には電圧が流れます。
- 最後の式である15-6=9は、BD間の電圧からCD間の電圧を引いて求められます。BC間の電圧は9[V]です。
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回路の問題
中学 理科の回路の問題です。 【問い】 電圧計でAD間の電圧を測ると１８Ｖであった。 スイッチが開いている時、ＢＣ間の電圧は何Vですか。 という問いなのですが、解説には BD間の電圧は、３A×２Ω＝６Vで、ＣＤ間も電圧は １０Ω×１．５Ａ＝１５Vなので、BCの間の電圧は、 １５－６＝９［V］となる。 とありました。 いくつか解説がほしいところがあります。 (1)BC間とはどこを指すのか。 ※Ｂ→スイッチ→Ｃのことですか？ (2)もし、(1)の※ならスイッチが開いているのにBC間に 電圧は流れているのですか？ (3)最後に１５－６＝９と書いてあるのですが なぜ、そういう式になるのですか？ １５Ｖと、６Ｖになる理由まではわかりました。 でも最後の部分の式がわからなくて、結果的にＢＣも どこのことかわからなくなってしまいました。 ＢＣとは、どこのことなのかをはっきりさせてから、 なぜ１５－６＝９の式が成立つかを説明していただけると 助かります。お願いします。
- kitanatsu
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- 物理学
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>最初からスイッチが閉じているときは、ＢＣ間に電圧の差は生じるのですか？ オームの法則は御存知の事と思います。 電圧＝電流×抵抗 なのですから、回路の中の2点間に加わる電圧は、2点間を流れる電流と2点間に存在する電気抵抗に比例します。 B点とC点の間には、導線とスイッチしかありません。 導線もスイッチも、その電気抵抗は極めて小さくなる様に造られていますから、実際上は0Ωと見做す事が出来ます。 0Ωに何Ａを掛け算しても、答えは0Ｖなのですから、ＢＣ間に電圧の差は生じません。
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- kagakusuki
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>(1)BC間とはどこを指すのか。 スイッチの有無には関係なく、図の中でBと記されている黒点とCと記されている黒点の所に、それぞれ電圧計の端子を当てた場合と考えて下さい。 尤も、B点やC点とスイッチの間を繋いでいる導線の電気抵抗は、計測困難な程小さいため、実際に電圧を計る際には、スイッチの両端に電圧計の端子を当てても、測定される電圧は同じ値になりますから、導線の分岐点とスイッチの両端の、どちらに端子を当てても構いません。 >(2)スイッチが開いているのにBC間に電圧は流れているのですか？ 電圧は流れるものではありません。 流れるものと言えば電流ですが、この場合にはスイッチが開いているため、電流は流れません。 良く、電気を水に例える場合がありますが、この場合、スイッチは水道管の途中にある弁（コック）の様なものです。 弁の前後に加わる水圧が全く等しければ、押す圧力が釣り合っているため、弁を開けても水は流れません。 弁の両側に加わっている水圧に差があれば、弁を開くと、水圧が高い側から水圧が低い側に向かって水が流れます。 この水圧の差が電気における電圧で、流れる水の量が電流の大きさです。 弁を閉じて水が流れない様にしても、弁の前後に加わる水圧は無くなる訳ではないのと同様に、スイッチをOFFにして電流が流れなくなっても、電圧は加わり続けています。 >(3)最後に１５－６＝９と書いてあるのですが なぜ、そういう式になるのですか？ (2)で電圧は水圧の差の様なものだと述べました。 差を求めるのですから、引き算を使う事になります。
お礼
回答ありがとうございます。 質問を付けくわえさせてもらいたいのですが、 ▼水圧に差があれば、弁を開くと、水圧が高い側から水圧が低い側に向かって水が流れます。 ということは、最初からスイッチが閉じているときは、 ＢＣ間に電圧の差は生じるのですか？ また、そのときにＢＣ間には何Ｖの電圧が生じるのですか？
- shikechin
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no.1です。補足です。 この問題は、「スイッチが開いている時」ですね。 スイッチが閉じると、ＢＣ間の電圧は０Ｖになります。 スイッチが開いているため、Ｂ点とＣ点の電圧が異なり、 この差が９Ｖになるということですね。
お礼
回答ありがとうございます。 質問を付け足したいのですが、 つまり、スイッチが開いているから 電位の差が生じて電圧が異なるということは、 もしスイッチが閉じていた場合は、 何Ｖの電圧が、ＢＣ間に生じるのですか？
- shikechin
- ベストアンサー率34% (35/102)
（１）について ＢＣ間とは書いているとおり、 「Ｂ、スイッチ、Ｃ」のことです。 （２）について ＞ＢＣ間に電圧は流れているのか？ 流れているのは「電流」です。 電圧とは、ＢとＣの間で、電位の差なのです。 （３）について これは、（２）と同じようなことですが、 ＢＤ間が６Ｖであり、ＣＤ間が１５Ｖと言う事は、 ＢとＣの間の電位差は「６Ｖ」と「１５V」の差であるということです。 これは、ＡＢ間の電圧が「１２Ｖ」で、ＡＣ間が「３Ｖ」と考えても、 その差が９Vとなり、ＢＣ間は「９Ｖ」となります。 マルチメータ等で測定すると、Ｃをグランドで測定すると「９Ｖ」であり、 Ｂをグランドで測定すると「－９Ｖ」になります。 どちらにしても、ＢとＣの電位差が９Ｖということです。
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