電気工学問題

質問

放射線の勉強をしているものです。国家試験の問題を解いていてわからない問題に直面したので質問させてください。詳しい方、よろしくお願いします。

問題：図の回路に流れる電流（Ａ）はどれか。ただし、電池の内部抵抗は無視する。

答えは0.20[A]となるみたいなんですが、オームの法則を用いてもあの答えになりません。
ほかに何か違う解き方があるのでしょうか？

回答No.1

f-uga · ベストアンサー

高校大学で7年間電気系の勉強をしている者です。
文章で説明するのは苦手なので、読解しにくい点もあるかもしれませんが、最後までお付き合いいただければ幸いです。

基本的な考え方はオームの法則だけです。ただ、オームの法則を適用する前に、ひと手間かけなければなりません。

考え方を式で表すと2通りの式に分かれます。
1つ目。
I={8V+(-2V)}/(10Ω+20Ω)
=6V/30Ω
=0.20A

2つ目。
I={2V+(-8V))}/(10Ω+20Ω)
={-6V}/30Ω
=-0.20A

2つ目はマイナスがついていますが、
回路は円形になっているので、符号は電流の流れる向きを示すものであり、問題文に特に指示（右回りに何Aかなど）がなければ算出した数値の絶対値を答えればいいです。

肝心の考え方に入りましょう。

この回路で着目するべき点は、電源の向きです。ここでは、抵抗の有無を考える必要はありません。

文章で説明しやすいように、電極のプラスを矢印の向きで示します。「マイナス→プラス」こういう意味です。

今回は回路が1つの円になっているので、左右どちらでもいいです。好きな方をチョキンと切って直線に伸ばして下さい。
a.回路の右側を切った場合、電源の向きが「8V→　←2V」になります。
b.回路の左側を切った場合、電源の向きが「8V←　→2V」になります。
矢印から分かる通り、2つの電源が互いの矢印を打ち消す方向を向いていますね。

ここで、矢印の向きを右向きをプラス、左向きをマイナスとしましょう。ここでのプラス・マイナスは左右どちらでも構いません。
aの場合、8Vはマイナスで2Vがプラスの方向になり、合成電圧は「-8+2」もしくは「2+(-8)」で求められます。
bも同じように考えて下さい。

これで、オームの法則の電圧は求まります。

次は抵抗を求めます。
基本は電圧の時と同じです。回路を切って、伸ばして下さい。この時は電源は考えなくてもいいです。
すると、10Ωと20Ωの直列接続になります。抵抗の直列接続なので、合成抵抗は足し算ですね。

これで、オームの法則の抵抗も求めることができました。

あとは、法則の式に当てはめれば、冒頭で紹介した式と答えになります。

理解不能な部分があったら、補足を付けて下さい。
教えてgooからのお知らせメールが届くアドレスは毎日確認しているので、補足後24時間以内には回答できますので。

お礼

お早い解答ありがとうございます。わかり易い説明のおかげで無事理解することができました。電源の向きも考慮して計算式をたてるという考え方がなかったので、次からはそれも考えて勉強していきます。本当に助かりました。ありがとうございました。