理科ラボ

実験道具 / 中学2年 物理

直列・並列回路の電流と電圧

抵抗1つ・直列・並列の回路で、電源電圧と抵抗の大きさを決めて、各部分の電流・電圧と電圧の下がり方(電位)を図で確かめよう。

使い方

3ステップ
  1. 回路を選ぶ「抵抗1つ」「直列」「並列」から回路を選び、電源電圧と抵抗 R1・R2 の大きさを決めます。
  2. 図を見る値を変えると、すぐに計算されて「電流」「電圧」「電圧降下」の3つの図が更新されます。
  3. 計算結果を見る左の下に、回路全体と R1・R2 それぞれの電流・電圧・抵抗・電力が出ます。

全3ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

回路を選択

パラメータ設定


電流表示

電圧表示

電圧降下

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、ミッション用の回路になります。値を変えるのは自分で。

ミッション 1

直列回路で電圧はどう分かれる?

直列回路で、抵抗の大きさと電圧の分かれ方の関係を調べる。

  1. 今は R1・R2 とも20Ωで、電圧は5Vずつです。
  2. R2 を60Ωにしよう。
  3. R1 と R2 の電圧はそれぞれ何V? 電流はどうなった?

見るところR1・R2 の電圧の比と、抵抗の比。

やってみたら開こう:わかること

直列回路では電流はどこも同じなので、各抵抗の電圧は抵抗の大きさに比例する(20Ω:60Ω=2.5V:7.5V)。電圧の和は電源の電圧に等しい。

ミッション 2

並列回路の全体の抵抗

並列回路で、全体の抵抗が各抵抗とくらべてどうなるかを調べる。

  1. 今は20Ωと20Ωの並列で、全体の抵抗は10Ωです。
  2. R2 を小さくしたり大きくしたりして、全体の抵抗(【回路全体】の R)を見よう。
  3. 全体の抵抗が10Ωより小さくなるのは、R2 をどうしたとき?

見るところ全体の抵抗と、R1・R2 のうち小さいほうの抵抗。

やってみたら開こう:わかること

並列回路では、全体の抵抗は、どの抵抗よりも小さくなる(1/R=1/R1+1/R2)。抵抗をつなぐほど電流の通り道が増えるので、全体の電流は大きくなる。

ミッション 3

電圧の下がり方(電位)を見よう

直列回路で、電源の+極から-極まで電圧がどこで下がるかを見る。

  1. 「電圧降下表示」のボタンを押そう(右の図が更新されます)。
  2. 導線の部分と、抵抗の部分で、電圧の下がり方はどうちがう?
  3. 大きい抵抗と小さい抵抗では、どちらで大きく下がる?

見るところ導線と抵抗での電圧の下がり方。

やってみたら開こう:わかること

電圧は抵抗を通るところで下がり、導線ではほとんど下がらない。直列回路では、抵抗が大きいほど大きく下がり、下がった合計が電源の電圧になる。

この道具でわかること

直列回路並列回路
電流どこでも同じ枝の電流の和=全体の電流
電圧各抵抗の電圧の和=電源の電圧(抵抗に比例)どの抵抗にも電源の電圧がかかる
全体の抵抗R=R1+R21/R=1/R1+1/R2(どの抵抗よりも小さい)

オームの法則:電圧 V[V]= 抵抗 R[Ω]× 電流 I[A]

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。