「先生、この回路の問題、直列と並列でルールが逆になるのが意味わからん…」
夏休みに入って1学期の理科を復習していると、必ずここで手が止まる。電流と電圧、そして直列回路と並列回路。中2の物理でいちばん「なんとなく」で通り過ぎてしまう単元だ。
福岡県の公立高校入試でも、回路とオームの法則はほぼ毎年出る超頻出テーマ。大野城市や春日市で教えている生徒を見ていても、2学期のテストでいちばん差がつくのがここなんだ。逆に言えば、夏休みのうちに直列・並列のルールを整理しておくと、それだけで理科の点が安定する。
今日は、みんながつまずく3つのパターンを、つまずく順番どおりに解いていくよ。
まずここから:電流と電圧は「別のもの」
つまずきの一番の原因は、電流(A)と電圧(V)をごちゃ混ぜにしていること。まずこの2つがまったく別物だと、体でわかっておこう。
・電圧(V・ボルト)=水を押し出す「勢い(高さ)」
電流は"どれだけ流れたか"、電圧は"どれだけ押したか"。測る場所も道具も別なんだ。
- 電流計は回路に直列につなぐ(道の途中に割り込ませる)
- 電圧計は測りたい部品に並列につなぐ(両端にわたす)
ここを混同すると、この後の直列・並列の話が全部あやしくなる。まずは「電流=量、電圧=勢い」とだけ覚えて先に進もう。
つまずきパターン① 直列と並列で「何が同じか」を逆にする
一番多いのがこれ。直列と並列は、ルールがちょうど真逆になっている。だから片方を覚えても、もう片方でひっくり返って混乱する。
「直列は電圧が同じ、並列は電流が同じ」
…と逆に覚えてしまう。テスト中に自信がなくなって、当てずっぽうで書く。
直列は「電流」がどこでも同じ
並列は「電圧」がどこでも同じ
この2行だけ、丸ごと覚える。
なぜそうなるのか、意味で押さえると忘れない。
- 直列回路=道が1本。水(電流)が枝分かれしないから、どこを測っても電流は同じ。そのかわり電圧は各部品に分かれる(足すと全体の電圧)。
- 並列回路=道が枝分かれ。同じ2点の間にわたしているから、どの枝も電圧は同じ。そのかわり電流は枝ごとに分かれる(足すと全体の電流)。
並列は電圧が同じ → 「へい・あつ」
テストの最初に問題用紙のすみに書いてしまえば、もう迷わない。
つまずきパターン② オームの法則を「公式の形」でしか覚えていない
オームの法則は V=R×I(電圧=抵抗×電流)。これを、求めたいものに合わせて3通りに変形できるかがカギ。
・電圧を求める → V = R × I(下の2つをかける)
・電流を求める → I = V ÷ R(Vを求めたいもので割る)
・抵抗を求める → R = V ÷ I(Vを求めたいもので割る)
隠したところが答えの式になる、と覚えるとラク。
練習問題① 抵抗20Ωの電熱線に、6Vの電圧をかけた。流れる電流は何A?
I = 6 ÷ 20 = 0.3A
「ミリアンペア(mA)」で聞かれたら300mA。単位の変換(1A=1000mA)も入試でよく狙われるよ。
つまずきパターン③ 直列・並列の「合成抵抗」で混乱する
回路全体の抵抗(合成抵抗)を求める問題。ここも直列と並列でルールが違うから、パターン①と同じく混乱ポイントになる。
並列回路なのに、抵抗をそのまま足してしまう。
「10Ωと10Ωだから20Ω!」…これは直列のときのやり方。
直列:抵抗はそのまま足す(R=R₁+R₂)。
並列:全体の抵抗は1つ分より小さくなる。道が増えて流れやすくなるから。
中学レベルでは、並列は「電圧が同じ」を手がかりに、各枝の電流を出して合計するやり方が確実。公式を丸暗記するより、意味で解くほうが入試の応用問題に強い。
練習問題② 10Ωと15Ωの抵抗を直列につなぎ、全体に5Vの電圧をかけた。回路に流れる電流は何A?
② オームの法則で電流:I = V ÷ R = 5 ÷ 25 = 0.2A
直列は「電流がどこでも同じ」だから、この0.2Aがどちらの抵抗にも流れているよ。
つまずかないための「解く順番」
回路の問題は、わかっているものを図に書き込みながら、この順で埋めると迷わない。
② ルールを書き込む:直列=電流が同じ/並列=電圧が同じ
③ わかっている値からオームの法則で1つずつ求める
この順番を守るだけで、「どこから手をつけるかわからない」がなくなる。符号ミスや単位ミスは、あわてて計算に飛びついたときに起きる。図に書き込んでから計算、を徹底しよう。
まとめ:夏休みのうちにここを固めよう
・直列は電流が同じ・並列は電圧が同じ(語呂:直流・並圧)
・オームの法則は三角の図で3パターンに変形
・直列は抵抗を足す/並列は全体が小さくなる
・「直列か並列か → ルール書き込み → 計算」の順で解く
電流と電圧の単元は、一度ルールを整理すれば一気に得点源になる。逆に「なんとなく」で放置すると、2学期の電力・電力量、3年の計算問題まで全部あいまいになる。福岡県入試でも回路は頻出だから、夏休みの今こそ固めどきだよ。
ろっく家庭教師では、大野城市・春日市を中心に、「どこでつまずいているか」をその場で見つけて、つまずいた一歩前から解き直す指導をしている。理科の「なんとなく」を「わかった」に変えたい人は、いつでも声をかけてね。
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