電気に関する問題

2013年普通部の出題です。

久しぶりに出た電気の問題ですが、ここのところ、中等部、湘南でもLEDに関する問題が出ていて、この問題でもLEDが話題になっています。


同じ性質の乾電池と豆電球をそれぞれいくつか使って、下の図のようにつなぎました。乾電池はボックス(ホルダー)に収まり、豆電球はソケットに入ってます。次の問いに答えなさい。なお、2.~7.については、あてはまる豆電球を次の(ア)~(ソ)からすべて選び、記号で答えなさい。

1.(ア)と(イ)ではどちらが明るいですか。
2.一番明るくつく豆電球はどれですか。
3.(ウ)、(エ)よりも暗くつく豆電球はどれですか。
4.消えたままの豆電球はどれですか。
5.2つの乾電池を使った回路で、乾電池1つを取り除いても、ついている豆電球はどれですか。
6.2つの乾電池を使った回路で、乾電池1つを取り除くと、明るくなる豆電球はどれですか。

7.2つの豆電球を使った回路で、豆電球1つを取り除いても、ついたままの豆電球はどれですか。

8.日常生活では電球のかわりにLEDを使い始めています。どのような理由からですか。
9.このページの問題では豆電球のかわりにLEDを使いません。なぜだと思いますか。


1. 最初から「え?」と思える問題でしょう。どちらが明るいですか?と聞かれていて、同じということは念頭にないのか?と疑問に思ってはいけません。イは、乾電池が並列になっているので、電圧は同じになるので、明るさも同じです。
(答え)同じ

2.アの電流を【1】とすると、イ=【1】、ウ=エ=【1】、オ=カ=【2】、キ=【1】、ク=【0 】、ケ=コ=【1】、
サ=【0】、シ=【1】、

セ、ソ、スについてはセとソの部分だけを取り出すと【1】×2=【2】の電流が流れるので抵抗は[0.5]
これにスの[1]を加えるので全体の抵抗は[3/2] 電圧は2倍ですから、スは【4/3】、セ=ソ=【2/3】

したがって一番明るいのはオとカ
(答え)オ・カ

3 【1】より小さいものですからセ、ソ
(答え)セ・ソ

4.クとサは電池が向き合っているので、消えます。
(答え)ク・サ

5.電池が直列になっているものは切れます。したがって並列で、同じ向きを向いているものですから、
イ、キ、シ。
(答え)イ、キ、シ

6.並列で、明るくなるのは、電池の向きが反対になっているものですから、サ
(答え)サ

7.豆電球が並列で、電気が流れているものですから、オ、カ
(答え)オ、カ

8.LEDが使われているのは消費電力が少ないからです。
(答え)電力の消費量が少ないから。

8.LEDは電圧が低い時は点灯せず、ある電圧を超えると一気に明るくなるので、明るさの違いを区別することができません。またLEDは一定の方向にしか電流が流れないので、電池の向きなのかLEDの向きなのか判然としないので、やはりこの実験には向きません。

(答え)(例)LEDはある電圧を超えないと明るくならないので、明るさの違いがわかりにくいから。

「映像教材、これでわかる電気」(田中貴)

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