回答

✨ ベストアンサー ✨

回路全体に流れる電流を考えます。
左辺は並列に分岐する前の電流で右辺は合流する前の電流でそれぞれが等しいということかと思います。

もう一つは
【抵抗R₁に加わる電圧と抵抗R₂に加わる電圧の和】と【抵抗R₃に加わる電圧と抵抗R₄に加わる電圧の和】と【電源の電圧】は等しい。

ts

なぜ、R1とR2の電圧をそれぞれx、yとすると、R3とRxもそれぞれx、っとなるのですか?

げすと

考えました。
並列の部分の上の経路を流れる電流と並列の部分の下の経路を流れる電流の大きさを計算すると上の経路を流れる電流が下の経路を流れる電流の2倍でした。(上:3/11Ⅰ,下:3/22Ⅰ)
なので電圧は同じです。

後から考えてみれば上の経路の合成抵抗は下の経路の合成抵抗の半分なので、電流は2倍ですね。そしてR₁=25Ω、R₃=50ΩでR₁の抵抗はR₃の抵抗の半分なので電圧は同じでした。

ts

あー、ごめんなさい!!
僕がどこの問題かを提示してなかったのが悪かったですね、すみません。
実は(2)の方を教えていただきたいんです。
それで、左の写真が(2)の方の解答なんですけど、その回答の中で、x、yとして置いている部分がよくわからないといったところなんです。

ts

左ではなく右の写真でした

げすと

2枚目の図って(2)の問題とはまた別の問題を扱ってると思うのですが。汗
スイッチが閉じてますし、R_xがR₄になってますし。

ts

2枚目の図は左の写真の(2)と同じものです。
問題の方でスイッチが開いているのは、問題の(1)で、電流計が0の場合のことを話しているからだと思います。それが、(2)では電流計は0ではないので閉じているんだと思います。
また、RxがR4になっているのは、Rxの値が分かったからだと思います。

一生懸命答えてくださるのは大変ありがたいのですが、げすとさんが紙に書いた問題のやつは、(1)の方です。
僕が教えて欲しいのはその下の(2)の方なんです。
すみません。

ts

R1とR3の電圧が等しいのは、それぞれの電位差(?)が等しいからですかね。

げすと

勘違いして問題を解いてました。汗
そうです。電位差は等しいです。

ts

電位差が等しいということは、電圧も等しくなるということですか?
もしそうであるならば、電流計が並列つなぎにこのように繋がっている場合は、必ず電位差が等しくなるということなのでしょうか?

げすと

電圧は電位差なので等しいということになります。
そうなるとは限らないです。
もう一回書きます!汗

ts

電圧=電位差でしたか笑

お願いします!!

げすと

すいません。ぜんっぜんまとまらないです。
R_x=R₄って25Ωなんですか?
解説の式では60Ωとして扱っているのですが。

ts

休校期間中であるいま、頼りになるのがげすとさんしかいなくて...

Rxは全体の問題を読んでいただければわかるとおり、
未知抵抗となっております。ではなぜ、R4=25Ωになっているかというと、それは計算していって出た数なんだと思います。それをただ図に描いただけかと...
わかりにくい解説ですよね。
教えてもらっている立場ではありますが、解答の図はあまり気にしない方がいいかと思います。
よろしくお願いします!

げすと

電気に詳しい人に聞いてみました。
R₁とR₃の電圧は同じにはならない。
もし同じなら、電流計まわりの2点が等電位になって(画像参照)電流計には電流は流れない。
ということでした。

げすと

画像です。

ts

というと、回答に書いてあるものは間違いということになるんですか?

ts

解答

げすと

そうかもしれないです。
(1)のR_xの値は60ですか?25ですか?それ以外ですか?

ts

60です。
解答が違うなんて事ありますかね...

げすと

ですよね。
(1)がホイートストンブリッジを利用して求めたR_xが(2)のR₄だと思うんです。
それと気になっていたのが、(2)の問題文中にスイッチを閉じたという記述がないことです。
この問題はどこから引用してますか?

ts

(1)、(2)はそれぞれ違う問題だと思います。もし同じであれば、なにか問題文に書かれているかと...
スイッチが閉じているとのことですが、前にも説明したように、この(2)で聞かれているのは「電流計」が何Aになるかです。つまり電流計には電流が流れることになるので、閉じているんだと思います。

この問題は、中学で使っている問題集に載っているものです。

ts

あ、ごめんなさい、そういうことですか!
未知抵抗っていうのは、可変抵抗とは違ってただ一つの値に定まるのですか!!
つまりは、可変抵抗の値が変わったとしても、未知抵抗の値は変わらないということですね!!

げすと

そういうことです。
もう2、3人知り合いにこの問題考えさせてみます。笑

ts

だとすると、解答に書かれている図のR4の下の「25Ω」は間違えってことになりますよね。

もしそうであるならば、この問題集の会社に電話した方がいいのでしょうか

げすと

そう思ってたんですよー。笑
もしかしたら会社のホームページを見たら訂正のファイルがあるかもしれません。

ts

お願いします!!

僕も訂正あるか見てきます

ts

いま電話してます笑

ts

60Ωだそうです!!
なんか僕が初めて指摘した(?)みたいな感じになりました笑

げすと

電話したんですか!?笑
ええとこ持っていかれましたわ笑

似た問題を見つけたので載せます。東京書籍のニューグローバルという問題集です。

ts

おいしかったです笑
ありがとうございます!!
無事送ってくださった問題は解けました。
あとは僕が質問した問題が解けるかどうかです!

げすと

ごくろうさまです。汗
スクショしておきました。笑

I₂の分母の中の分母の値(a)を分子、分母にかけると分子がX(b+c)aともう少しきれいなってI₁の形に近づきますね。
同じようにI₃の分子分母にaをかけるときれいになってさらにX/dでくくれるようになりますね!

ts

ほんとですね!!気付きませんでした、、
ありがとうございます😊
それで本来の質問に戻りますが(笑)、解答の中の

R1とR2の電圧をそれぞれx、yとすると、R3とRxもそれぞれx、yとなるのですか?

げすと

それも間違いだと思います。

ts

そうなんですね、、、
一応学校の先生にでも問い詰めてみます。始まったら

ミスが多発してたので改訂版を作りました。
前置きはそのままです。

げすと

ごくろうさまです。
こんな式覚えるのは大変ですね。
中学、高校の物理は暗記ではなくて、基礎を理解して応用していくということが必要だと分かる例ですね。

ts

覚えるのは意外と楽だと思います。分母は輪環の順に並べてるのでわかりづらくなっていますが、実は4つから3つを選ぶ、という組み合わせの掛け算なんですよね。
基礎を理解するのは大事ですよね。僕もどうしてこういう公式になるのかわかるまで公式は使わないようにしてるんです。
長々とありがとうございました!

げすと

輪環の順とか聞いたことあるような、初めて聞くような言葉ですわ。
これからもがんばりましょう。

ts

ごめんなさい、さっき納得してしまったんですけど、
x、yとおくとっていう部分間違っているとは一概には言えないと思います。
なぜなら、答えがあっているんですよね...
ただの偶然とは考えにくいし...

げすと

答えは図の下向きに0.05Aであってたんですか?

ts

はい

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