電流と抵抗B(キルヒホッフの法則)
1.導入
前回までにほとんどの式の導出は終わりました。 今日からは回路について考えます。ここで大切なのが「電位」です。 以前にも説明しましたが,標高30mのこの場所から富士山に登って, 帰ってきたらこの場所の標高はいくらですか?当然30mです。 つまり「歩いてアップダウンをして戻ってきたら標高差(電位差)は0」 です。
2.キルヒホッフの法則
先に定義をしておきましょう。
第一法則・・・これは水の流れを考えたら理解できると思います。 水が流れており,あるところで分岐していたとしたら,右に進む水の量と 左に進む水の量の合計は,元の水の量ですよね。
第二法則・・・これはアップダウンです。注意は電流と同じ向きに歩いていくと 抵抗ではIRだけ下がる(−IR)。電流と逆向きに歩いていくと抵抗ではIRだけあがる(+IR)。
問題の解き方
・各抵抗を流れる電流の向きを予想し,図に示しておく。
・歩く向きを決め,閉回路について第二法則を適用する。
・どこかの分岐点について第一法則を適用する。
・連立方程式を解く。
※問題では電流を求めることが多いですが,電流の向きがわからないときがあります。 しかし予想を立てて電流の向きを自分で設定することが大切です。 その予想が間違っていても大丈夫。計算してマイナスで出てくるだけです。
※問題によっては合成抵抗などを使って電流を求めることはできますが, キルヒホッフの法則を使えばすべてが解けるので,特殊な場合を除いて, キルヒホッフの法則でやっていくほうが一貫していて楽だとは思います。
3.問題(キルヒホッフの法則@)
実際に問題をやってみたほうがいいでしょう。
電流の向きを下の図の赤で予想しました。
今回は電流はすべてプラスですので,電流の向きの予想が当たっていたということ。
4.問題(キルヒホッフの法則A)
もう一問やってみましょう。
このような回路では電流の向きの予想は難しくなります。電流の向きを下の図の赤で予想しました。
だんだんわかってきましたか?
次回からはキルヒホッフの法則を使って,いろいろな回路をみていきます。
授業を終えて。。。
コンデンサーのところでも同じことをやっているので,スイスイできるようになった。
しかし期末考査では間違いが続出した!予想通り練習が足りなかった!
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