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オームの法則の練習問題
ここでは練習問題を解いてみてオームの法則を理解してみましょう。
説明を読むよりも実際に解いてみるほうが理解できます。
問1 電流I(A)を求めてください。
電流を求めるので、オームの法則を式変形して
問2 電圧を求めてください。
この問題では抵抗が2つ直列につながれているので、まずは1つにまとめましょう。
抵抗の直列つなぎの場合、それらを一つにまとめた場合の抵抗値、すなわち合成抵抗R(Ω)は
で表されます。
なので、
と計算できます。
オームの法則より
問3 電流を求めてください。
この問題では抵抗が2つ並列につながれているので、まずは1つにまとめましょう。
抵抗の並列つなぎの場合、それらを一つにまとめた場合の抵抗値、すなわち合成抵抗R(Ω)に関して
で表されます。
なので、
オームの法則より
問4 電圧を求めてください。
この問題では、並列つなぎと直列つなぎが融合した問題になっています。
何をすればいいか分からなくなりそうですが、まずは計算できそうなところから探しましょう。
図を見ていて「右側の並列部分はこれまでの公式で計算できるのでは?」と考えることができた人は勉強に関しての洞察力があります!
思いつけなかった人でも次からこのような考え方ができれば大丈夫です!
まずは右側の並列つなぎを合成してしまいましょう。
この計算を行うことで、回路図が分かりやすくなります。
残すは直列つなぎのみとなりましたので、計算しちゃいましょう!
オームの法則より、
これで回路全体にかかる電圧を求めることはできました。
複雑な回路でも、1つずつ崩していくと、最後にはかんたんな回路になるのです!!
しかし、1つ1つの抵抗にかかる電圧や流れる電流はどうなっているのでしょうか。
部分的な電圧や電流を求める場合でも、オームの法則が役に立ちます!。
図を解説していきます。見にくくなってすいません!!
ここまでで、全体に4Vかかることは分かったので、左の1Ωの抵抗にかかる電圧と右の並列つなぎの抵抗にかかる電圧の合計が4Vになります。
そして、左の1Ωの抵抗には2Aの電流が流れているので
オームの法則を用いると
V=2×1=2(V)
となるので
2Vの電圧がかかっていることがわかります。
すると、残りの並列つなぎの抵抗には2V かかることが分かりました。
ここで、それぞれの抵抗に流れる電流を求めるためにオームの法則を用いると
I=2÷2=1(A)
となるので1(A)の電流がそれぞれに流れていることがわかりました。
入試問題におけるオームの法則
中学校で習うオームの法則ですが、なんとセンター試験でオームの法則を問う問題が出されています。
抵抗3個の直列つなぎや並列つなぎは学校でもこの記事でも習ってないじゃないかと思うかもしれませんが、先程の融合問題のときと同じくできるところから考えていきましょう。
(a)については、2個の抵抗を合成することはできるので、まずは2個だけ合成してみましょう。
(b)については一見難しそうですが、並列つなぎになっている抵抗には全て同じ電圧がかかるので、電流を求めるだけであれば簡単です。
すると、もうここまで学習してきたあなたなら解ける形になったのではないでしょうか。
センター試験では1つの大きな問題としてオームの法則が取り上げられていますが、国公立大学二次試験や私立大学の入学試験問題では途中計算としてオームの法則が何度も出てきます。
つまり、大学に入学するための入試問題を解くときにオームの法則が必要になっているのです。
あなたが将来大学に入りたいと思った時に、「中学校でもっと勉強しておけばよかった」と後悔しないためにも今のうちに勉強してみてはいかがでしょうか。
最後に
ここまで、
・オームの法則の覚え方
・オームの法則の使い方
・将来どこでオームの法則を使うのか
を見てきました。
理科の公式は覚えているだけでは意味がありません。
実際に問題を見たときに知っている公式の中から使う公式を決めて、実際に計算できなければいけません。
この記事でぜひ、オームの法則の式と使い方だけでも学んでもらえることを願っています。
