直列回路では部分の電圧を足すと全体になる理由を考えよう

このレッスンの役割

前のレッスンでは、電源全体と二つの豆電球の両端を測り、V、V1、V2を記録しました。ここでは、その測定値の関係を二点間の差として理解します。

ゴールは、直列回路でV＝V1＋V2となることを、連続する区間の差を足す考えで説明できることです。

知る・理解する

電圧は二点間の電気的な差です。電源の＋側を点A、二つの部品の間を点B、電源の－側を点Cとします。AとCの全体の差は、AとBの差にBとCの差を足したものです。

直列の部品が三つなら、V＝V1＋V2＋V3です。部品ごとの電圧が必ず等しいわけではありません。部品の性質が異なれば分かれ方も異なりますが、合計は全体電圧になります。

具体例で使う

電源6.0 V、抵抗1の両端2.4 V、抵抗2の両端3.5 Vという測定値なら、2.4＋3.5＝5.9 Vです。0.1 Vの差が計器の最小目盛りや読み取り誤差で説明できるかを確認し、実験の範囲では和が全体にほぼ等しいと判断します。

測定値を法則に合わせて6.0 Vへ書き換えてはいけません。観察事実はそのまま残し、誤差の大きさと原因を検討します。

誤答を直して次の学びへつなげる

「電源6 Vだから二つの部品へ必ず3 Vずつ」は誤りです。等分になるのは二つの部品の条件が同じ場合などに限られます。確実なのは部分電圧の和が全体電圧になることです。

次は、並列回路の各枝がなぜ電源と同じ電圧になるかを、同じ二点へつながる構造から考えます。

自分で確かめよう

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。