直列と並列の混合回路の教え方
小学5年生の塾での問題です。
問題
電池1個で豆電球1個の場合の電流が1の時
(1)電池1個で豆電球2個が直列
⇒ 押し出す力は同じで、電気が通りにくいところが2ヶ所ある(電気の通りにくさ＝抵抗は2倍)。なので流れる電流は半分の0.5になる。
⇒ なんとなく理解できる。
(2)電池2個が直列で豆電球1個
⇒ 押し出す力が2倍になって、電気の通りにくさは同じなので、流れる電流は2倍の2になる。
⇒ 理解できる。電池直列＝高さが高くなる＝押し出す力強い というイメージ。
(3)電池2個が並列で豆電球1個
⇒ 押し出す力は同じで、電気の通りにくさは同じなので、流れる電流は同じく1。
⇒ なんとなくだが理解できる。電池並列＝高さは同じ＝押し出す力は同じ というイメージ。
(4)電池1個で豆電球2個が並列
⇒ 押し出す力は同じで、豆電球1個1個の電気の通りにくさは1個の時と同じ(1個1個の抵抗は同じ)。なので、1個1個に流れる電流は同じ。全体の電流は2倍になる。
※ここで「(全体としての流れにくさ(＝抵抗)が半分になる」っていうのが理解しにくい感じ。
一応ここまではなんとかいけたのですが、
次の問題をどう説明すればいいのか、困ってしまいました。
(5) 全体としては電池1個の並列回路で、並列1には豆電球Aと豆電球Bが直列、並列2には豆電球Cが1個だけ (汚い図ですが添付しました)
の時、
豆電球Aに流れる電流は？
をうまく説明できません。
大人としては
電池1個 1V
豆電球1個 1オーム
として考えて
並列1の部分は1オームの豆電球が直列で2個なので2オーム
並列2の部分は1オームの豆電球が１個なので1オーム
全体を考えると、2オームと1オームの抵抗が並列。そこで、全体の流れにくさ(＝抵抗)を考えてみる。
1/R＝1/2＋1/1＝3/2 ⇒ R＝2/3
1Vなので、全体を流れる電流は3/2
直列では電流は同じ、並列は電流は分かれる(抵抗の少ない方に多く流れる)ので、
並列1＝豆電球Aと豆電球Bには1/2の電流、並列2には豆電球Cには2/2＝1の電流
で、無理やり私(＝大人)の回答は出せるには出せたのですが、「電圧」も「オームの法則」も「1/R＝1/R'＋1/R''」も使わずに説明できるものでしょうか。
特に合成抵抗の計算「1/R＝1/R'＋1/R''」を使わないで説明できるのか、はなはだ自信がありません。
さらには、もっと複雑にした混合回路の問題もあり・・・
うまく説明する術をご教示いただければと思います。(5)のみならず(1)～(4)も、さらに良い言い方があればぜひお願いします。
