理科【基本】電流と回路

問１

（１）豆電球のつくりについてまとめました。□ に当てはまる言葉を答えなさい。

① A は \(\boxed{ア}\) です。\(\boxed{イ}\) という金属でできています。電気エネルギーを \(\boxed{ウ}\) のエネルギーに変えます。

答え（１）- ①: ア：フィラメント　イ：タングステン　ウ：光

解説（１）- ①: タングステンは熱に強く、電気を光に変えやすい。

② B は \(\boxed{ア}\) です。\(\boxed{イ}\) を防ぐため、内部は \(\boxed{ウ}\) になっているか、燃えない気体が入っています。

答え（１）- ②: ア：ガラス球　イ：燃焼　ウ：真空

解説（１）- ②: 燃えない気体：アルゴンや窒素ちっそなど

③ C は \(\boxed{ア}\)、D は \(\boxed{イ}\) です。

答え（１）- ③: ア：口金　イ：絶縁体

解説（１）- ③: 絶縁体は電気を通しません。

（２）電流計の使い方について、□に当てはまる言葉または記号、数字を答えなさい。

・初めに針が \(\boxed{ア}\) 目盛りを指していることを確認する。

・回路に \(\boxed{イ}\) につなぐ。

・+ 端子は乾電池の \(\boxed{ウ}\) 極側、- 端子は \(\boxed{エ}\) 極側につなぐ。

・初めに \(\boxed{オ}\) の端子を使う。

答え（２）: ア：0　イ：直列　ウ：+　エ：-　オ：5 A

解説（２）: オ：限界を超える電流が流れると壊れてしまうため一番大きい端子を使う。
※回路には豆電球などの抵抗を必ずつなぎ、ショートさせない！

【正しいつなぎ方】

【悪いつなぎ方】

問２

（１）図のように乾電池 1 個に豆電球を直列につなぎました。A を流れる電流を 1 としたとき、\(\boxed{ア}\)、\(\boxed{イ}\) を流れる電流の値を答えなさい。

答え（１）: ア：\(\dfrac{1}{2}\)　イ：\(\dfrac{1}{3}\)

解説（１）: 豆電球を直列につないだ場合、回路全体の抵抗は豆電球の個数に比例し、回路を流れる電流は豆電球の個数に反比例します。

（２）図のように乾電池 1 個に豆電球を並列につなぎました。A を流れる電流を 1 としたとき、\(\boxed{ア}\) ～ \(\boxed{エ}\) を流れる電流の値を答えなさい。

答え（２）: ア：2　イ：1　ウ：3　エ：1

解説（２）: 豆電球を並列につないだ場合、回路全体の抵抗は豆電球の個数に反比例します。それぞれの豆電球に流れる電流は個数にかかわらず一定であるが、回路を流れる電流は豆電球の個数に比例します。

（３）図のように豆電球 1 個に乾電池を直列につなぎました。A を流れる電流を 1 としたとき、\(\boxed{ア}\)、\(\boxed{イ}\) を流れる電流の値を答えなさい。

答え（３）: ア：2　イ：3

解説（３）: 乾電池を直列につないだ場合、全体の電圧および回路を流れる電流は乾電池の個数に比例します。

（４）図のように豆電球 1 個に乾電池を並列につなぎました。A を流れる電流を 1 としたとき、\(\boxed{ア}\) ～ \(\boxed{エ}\) を流れる電流の値を答えなさい。

答え（４）: ア：\(\dfrac{1}{2}\)　イ：1　ウ：\(\dfrac{1}{3}\)　エ：1

解説（４）: 乾電池を並列につないだ場合、全体の電圧および回路を流れる電流は 1 個のときと変わりません。乾電池を流れる電流は乾電池の個数に反比例します。

問３

図のように、乾電池 1 個に豆電球を 3 個つなぎました。

（１）A ～ C の豆電球の明るさの関係を、等号（＝）、不等号（ <, > ）を使って表しなさい。

答え（１）: A ＞ B = C

解説（１）: 豆電球の明るさは流れる電流の値に比例します

豆電球 A の電気抵抗の大きさを 1 とすると、豆電球 B と C は並列につながれているので、電気抵抗の大きさは \(\dfrac{1}{2}\) となります。よって、全体の電気抵抗の大きさは \(\dfrac{3}{2}\) となります。
回路を流れる電流は抵抗の逆数になるので、乾電池からは \(\dfrac{2}{3}\) の電流が流れます。A を流れる電流は \(\dfrac{2}{3}\)、B と C を流れる電流はそれぞれ \(\dfrac{1}{3}\) となります。
したがって明るさの関係はA ＞ B = Cとなります。

（２）C の豆電球をソケットからはずしました。A、B の豆電球はどのようになりますか。

答え（２）: A は前より暗くなり、B は前より明るくなり、A と B の明るさは等しくなります。

解説（２）: A を流れる電流は \(\dfrac{3}{2}\) から \(\dfrac{1}{2}\) に減り、B を流れる電流は \(\dfrac{1}{3}\) から \(\dfrac{1}{2}\) に増える。

もし、A の豆電球をソケットからはずした場合は、B と C はどちらも消えます。

問４

図のように、乾電池と豆電球をいろいろとつなぎました。

（１）① ～ ⑭ の中で、最も明るくつく豆電球はどれですか。

答え（１）: ⑦

（２）A ～ F の中で、乾電池 1 個から出される電流が最も小さいものはどれですか。

答え（２）: A

解説（１）（２）: 【回路を流れる電流を求める】
※オームの法則：電流の大きさは、電圧を電気抵抗で割ることで求めることができます
・豆電球が直列つなぎ ⇒ 回路全体の電気抵抗を求め、回路全体を流れる電流の値を求めます。直列回路では流れる電流の値は一定です。
・豆電球が並列つなぎ ⇒ 並列回路を流れる電流の値をそれぞれ求めます。回路全体（直列部分）を流れる電流は、並列回路を流れる電流の和になります。

青字は電流、赤字は電気抵抗、緑字は電圧を表しています。

※乾電池は並列つなぎなので、電圧は乾電池 1 個の場合と同じです
※豆電球が直列つなぎの場合、電気抵抗は豆電球の個数に比例します
※回路を流れる電流は並列部分では分割されます

※乾電池は直列つなぎなので、電圧は乾電池の個数に比例します

※乾電池は直列つなぎなので、電圧は乾電池の個数に比例します
※豆電球が並列つなぎの場合、それぞれの回路にかかる電圧は同じです
※並列部分から元の回路に戻るとき、電流は並列部分の和になります

※乾電池は直列つなぎなので、電圧は乾電池の個数に比例します
※豆電球が並列つなぎの場合、それぞれの回路にかかる電圧は同じです
※並列部分から元の回路に戻るとき、電流は並列部分の和になります

※乾電池は並列つなぎなので、電圧は乾電池１個の場合と同じです
※並列部分から元の回路に戻るとき、電流は並列部分の和になります
※回路を流れる電流は並列部分では分割されます

※乾電池は直列つなぎなので、電圧は乾電池の個数に比例します
※豆電球が並列つなぎの場合、電気抵抗は豆電球の個数に反比例します
※回路を流れる電流は並列部分では分割されます
（１）最も豆電球が明るい ⇒ 豆電球を流れる電流の値が最も大きい
それぞれの豆電球を流れる電流の値は、
①, ②：\(\dfrac{1}{2}\)　③：2　④, ⑤, ⑥：1　⑦：3　⑧, ⑨：2　⑩, ⑪：1　⑫：2　⑬, ⑭：2

（２）それぞれの回路を流れる電流の値は、
A：\(\dfrac{1}{2}\)　B：2　C：4　D：4　E：2　F：2