qH427

ある白熱電灯に電圧を加え、流れる電流を測定した。電圧と電流の関係を、電流を横軸にとって表すと図1のようになった。この白熱電灯を用いた回路について考えよう。

図 1

(問1)次の文章中の空欄12に入る数値はいくらか。

図1の電圧と電流の関係を示す白熱電灯を、図2のように2個直列に接続してその両端に 100V の電圧を加えた。このとき、白熱電灯1個に加わる電圧は1V であり、2個の白熱電灯で消費される電力の和は2W である。

図 2

(問2)図1の電圧と電流の関係を示す白熱電灯と 100Ω の抵抗を図3のように直列に接続し、その両端に電圧を加えた。このとき、抵抗を流れる電流と両端に加えた電圧の関係を表すグラフとして最も適当なものを、下の①~④のうちから一つ選べ。

図 3
    

#センター11本試

(問1)
1
2つの白熱電灯は同じものであるから、半分の電圧がそれぞれに掛かるはずです。答えは 50V です。

2
図1のグラフを見ますと、この白熱電灯は 50V の電圧が掛かったときには 0.45A の電流が流れることが分かります。それぞれの白熱電灯に 0.45A の電流が流れます。1つの白熱電灯で消費される電力は(電圧×電流=) 50[V]×0.45[A]=22.5[W] であり、これが2つだから、答えは 45W です。

 

 

(問2)
白熱電灯と抵抗には同じ大きさの電流が流れます。

回路に 0.1A の電流が流れるとき、白熱電灯に掛かる電圧は図1より 7V くらい、抵抗に掛かる電圧は 0.1[A]×100[Ω]=10[V]、よって全体の電圧は 17V くらい。

回路に 0.15A の電流が流れるとき、白熱電灯に掛かる電圧は図1より 11V くらい、抵抗に掛かる電圧は 0.15[A]×100[Ω]=15[V]、よって全体の電圧は 26V くらい。

回路に 0.25A の電流が流れるとき、白熱電灯に掛かる電圧は図1より 20V くらい、抵抗に掛かる電圧は 0.25[A]×100[Ω]=25[V]、よって全体の電圧は 45V くらい。

回路に 0.4A の電流が流れるとき、白熱電灯に掛かる電圧は図1より 40V くらい、抵抗に掛かる電圧は 0.4[A]×100[Ω]=40[V]、よって全体の電圧は 80V くらい。

回路に 0.5A の電流が流れるとき、白熱電灯に掛かる電圧は図1より 60V くらい、抵抗に掛かる電圧は 0.5[A]×100[Ω]=50[V]、よって全体の電圧は 110V くらい。

これらの値が当てはまるグラフはです。