直列回路、並列回路の違いは、中学2年生の理科でなかなか理解するのが難しく、中学受験でも豆電球の明るさ比べで出題されたりします。この直列と並列の違いが分かれば、この単元は終了になります。
ただ直列回路、並列回路には、それぞれの性質がありますので性質をじっくり理解できれば、その後の計算問題でも利用することができます。今回は直列回路、並列回路の勉強のコツについて紹介します。
直列回路の性質
中学生では直列回路、小学生では直列つなぎといいます。
直列回路、直列つなぎとは、豆電球を2つ以上、抵抗を2つ以上を枝分かれなくつなぐ時のつなぎ方の事です。
1.直列回路は一筆で書ける
回路図があって、電池の+極から指で-極までたどってみて下さい。たどった時に一筆で書けたと思います。この一筆で書けたことが大事なのです。
2.電流は強さはどこも同じ
一筆で書けたということは、回路のどの部分でも電流は、同じと考えることができます。電圧、電流、抵抗の関係のオームの法則でも利用できます。
3.電圧はすべての合計
電圧は、1つの豆電球、抵抗によって大きさが違います。全体の電圧は、1つ1つの豆電球、抵抗にかかる電圧の合計になります。
4.電球はすべて同じ明るさ
さらに豆電球をつないでいる場合は、すべて同じ明るさということもわかります。ただし、豆電球の場合は、豆電球が1個の時と比べて、2個以上直列につなぐと1個の明るさは、暗くなります。
さらに中学受験では、直列に電池をつなぐ場合も考えられます。直列に電池をつないだ場合、明るさはどのようになるのでしょうか。
例えば、豆電球1個と電池1個、豆電球1個と電池2個を直列につないだ場合、明るさはどうなるのでしょう。電池2個つないだ方が明るくなります。電池2個の方が、電流を流そうとする力が大きくなりますので明るくなることがわかります。
5.１つ電球が消えるとすべて消える
豆電球を1個外すと残りの豆電球はどうなるのでしょうか。一筆で書けますので、１か所でも穴が開いてしまいますと電流が流れなくなってしまいます。だから、全ての豆電球が消えてしまいます。
並列回路の性質
中学生では、並列回路、小学生では並列つなぎといいます。
並列回路、並列つなぎとは、豆電球を2個以上、抵抗を2個以上を枝分かれがあるようにつないだものになっています。
1.並列回路は一筆で書けない
先ほどと同じようにと電池の+極から-極を指でなぞってみて下さい。一筆では無理なはずです。この一筆で書けないということを覚えてください。
2.電流は全体の合計になる
一筆で書けなかったということは、電流が全て同じではないということです。枝分かれがありますので、並列でつながれている部分の電流を足すと全体の電流ということになります。
3.電圧はどこも同じ
電圧は、豆電球、抵抗ともに並列につながれている部分は、全て同じことが分かっています。
4.電球はすべて同じ明るさ
豆電球を並列につなぎますと全ての豆電球の明るさは、電池を1個つないだ時の明るさと一緒になります。全ての部分の電圧が同じだからです。明るさは、同じなのですが、電池の持つ時間が違います。並列につないでいる方が、電池は長持ちします。
さらに中学受験では、電池を並列につなぐ問題が出題されます。
例えば電池1個と豆電球1個をつないだ場合と電池2個と豆電球を1個つないだ場合に明るさはどうなるかという問題です。
答えは、明るさは変わりません。豆電球がついている時間は、長くなります。
5.１つの電球が消えても他はついている
豆電球を1個外すと残りの豆電球はどうなるでしょう。並列の場合は、直列と違い、一筆で書けなかったので、電流の流れが残っているということになります。だから、他の豆電球は、ついたままで消えることはありません。
直列と並列の違いと性質
いかがでしょうか。直列と並列の違いは、ほぼ全く反対の性質を持っているで、以下のようにまとめる事ができます。
直列回路のまとめ
- 一筆で書けるつなぎ方
- 電流は、どの部分でも同じ
- 電圧は、合計になる
- 豆電球の明るさは、直列につながっている部分は全て同じ
- 豆電球を1つ外すと全て消える
並列回路のまとめ
- 一筆では、書けないつなぎ方
- 電圧は、どの部分でも同じ
- 電流は、合計になる
- 豆電球の明るさは、全て同じ
- 豆電球を1つ外しても他の豆電球は明るさも変わらずついたまま
丸暗記ではなく、どちらかをしっかり覚えますとその反対ということさえ覚えていればしっかりと区別することができます。さらに並列と直列が混じっている問題も考えられます。どこから考えるのかといいますと
並列の部分を考えてから、その後で直列になっている部分を考えていきます。
その時も直列と並列の性質を使いますので、性質はどちらかをしっかり覚えて使えるようにしていきましょう。
