物理
高校生
解決済み

この問題と似たようなを、中学生の時解いたんですけど、どんな解き方やったか忘れたので、高校で習う公式使わずに解く解き方分かる人いたら教えて欲しいです🙇

a.0 478. 抵抗率と抵抗値 同じ材質でつくられた2本の棒 状の抵抗P,Qがある。PはQの3倍の長さで,断面積 は1/4 である。図のように,PとQをつないで, 1.2Vの 電圧を加えたところ,点Aを流れる電流が0.20Aであっ た。P,Qの抵抗値はそれぞれいくらか。 P Q 0.20 A A 1.2V 例題64
抵抗

回答

✨ ベストアンサー ✨

PとQに電流がどれだけ流れるか分かれば、
オームの法則から抵抗を求められるので、
その方針で見ていきます。

長さ:PはQの3倍より、
同じ断面積で比較すると
電圧は一定として(V=RIなので)
短いほうが抵抗は小さく電流は大きくなる⇒P
このとき電流の大きさの比は、
P:Q=3:1 ⇒Pの電流を1とするとQの電流は1/3です。

断面積:PはQの1/4より、
同じ長さで比較すると
断面積が大きいほうが抵抗が小さく電流は大⇒Q
このとき電流の大きさの比は、P:Q=1:4です。

よってPとQの電流の大きさの比は、
P:Q=1:12 並列接続されているので仮に、
13A流れるならPには1A流れ、Qには12A流れます。

ここで、電源電圧1.2V、電流0.20A
問題文より0.2A流れたとあるので
Pには0.2×1/13=2/130=1/65(A)
Qには0.2×12/13=24/130=12/65(A)流れます。

電圧は、並列なのでP、Qともに1.2Vになるため、
オームの法則より R=V/I を用いて
Pの抵抗は、1.2÷1/65=78(Ω)
Qの抵抗は、1.2÷12/65=6.5(Ω)
となるかと思います。

すぅ

もうひとつ、別解として、
合成抵抗Rを、PまたはQを用いて表して、
P、Qそれぞれの抵抗を求める方法です。

長さ:PはQの3倍より、
同じ断面積で比較すると
電圧は一定として(V=RIなので)
短いほうが抵抗は小さくなります。
抵抗の大きさの比は、
P:Q=1:3
こちらのQの抵抗を1とすると、Pの抵抗は1/3です

断面積:PはQの1/4より、
同じ長さで比較すると
断面積が大きいほうが抵抗が小さくなります。
抵抗の大きさの比は、P:Q=4:1

長さと抵抗は、比例関係
断面積と抵抗は、反比例関係になります。

以上からPとQの抵抗の大きさを比べると
抵抗の比は、P:Q=12 :1だと分かります。
Pは抵抗が大きく、電流が流れにくい
Qは抵抗が小さく、電流が流れやすいです。

ここから、2つの合成抵抗Rを求めるには、
式は、1/R=1/P+1/Q から求められるので
P=12Qを代入して、
1/R=1/12Q+1/Q=13/12Qか
より、合成抵抗Rは、12Q/13と表せます。

合成抵抗が分かったので、
ここでオームの法則よりR=V/Iなので
電源電圧1.2Vと電流0.2Aを代入して
12Q/13=1.2÷0.2
12Q/13=6
12Q=78
Q=78÷12=6.5(Ω) ……Qの抵抗6.5Ω

抵抗の比で、P:Q=12:1のため
P=6.5×12=78(Ω) ……Pの抵抗78Ω

写真は、中学の参考書の内容からです。
分かりづらいところありましたらお知らせください。すでに解決済みでしたらすみません。

non

詳しくありがとうございます!!🙇
参考にさせて自力で解けるように頑張ります!!!

すぅ

いえいえ!わからないところが出てきたときには、お知らせください。良かったです✨

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