Question 1

抵抗の値が50Ωの電熱線に2Aの電流を流すために必要な電圧として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

100V。【解説】オームの法則V=IRより、V=2A×50Ω=100Vとなる。【他の選択肢が不適切な理由】「25V」は電圧を求める際に電流と抵抗を逆にして50÷2の計算をしてしまった誤り。「52V」は電流と抵抗の値をそのまま足し算してしまった誤り。「200V」は電流の値を誤って4Aとして計算してしまった誤り。

Question 2

10Ωと20Ωの抵抗を直列に接続したときの合成抵抗として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

30Ω。【解説】直列接続の合成抵抗は各抵抗の単純な和で求められる。R=10Ω+20Ω=30Ω。【他の選択肢が不適切な理由】「6.7Ω」は並列接続の合成抵抗の公式(10×20÷(10+20))を直列の場合に誤って適用した値。「15Ω」は2つの抵抗値の単純平均を取ってしまった誤り。「200Ω」は2つの抵抗値を掛け算してしまった誤り。

Question 3

6Ωと3Ωの抵抗を並列に接続したときの合成抵抗として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

2Ω。【解説】並列接続の合成抵抗は1/R=1/6+1/3=1/6+2/6=3/6=1/2より、R=2Ωとなる。【他の選択肢が不適切な理由】「1Ω」は計算途中で分数の計算を誤った値。「4.5Ω」は2つの抵抗値の単純平均(6+3)÷2を取ってしまった誤り。「9Ω」は並列であるにもかかわらず直列と同じように単純に足し算してしまった誤り。

Question 4

抵抗10Ωに、抵抗15Ωと30Ωを並列にしたものを直列に接続した回路がある。この回路全体の合成抵抗として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

20Ω。【解説】まず15Ωと30Ωの並列部分を求める。1/R=1/15+1/30=2/30+1/30=3/30=1/10より、並列部分は10Ω。これに直列に接続された10Ωを足すと、全体の合成抵抗は10Ω+10Ω=20Ωとなる。【他の選択肢が不適切な理由】「10Ω」は並列部分の計算結果だけで、直列の10Ωを足し忘れた誤り。「15Ω」は並列部分の合成抵抗の計算を誤った値。「55Ω」は並列であることを無視し、10Ω・15Ω・30Ωを単純に全て足し算してしまった誤り。

Question 5

100Vの電源に接続した電熱器に4Aの電流が流れているとき、この電熱器の消費電力として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

400W。【解説】消費電力はP=VI=100V×4A=400Wで求められる。【他の選択肢が不適切な理由】「25W」は電圧を電流で割ってしまった誤り。「104W」は電圧と電流を足し算してしまった誤り。「1600W」はP=VIの公式を誤ってP=V×I²と覚えてしまい、電流を2乗して計算(100V×4A×4A=1600W)してしまった誤り。

Question 6

消費電力500Wの電気アイロンを2時間使用したときの電力量として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

1kWh。【解説】電力量[Wh]=電力[W]×時間[h]で求められる。500W×2h=1000Wh=1kWhとなる。【他の選択肢が不適切な理由】「0.25kWh」は電力を時間で割ってしまった誤り。「0.5kWh」は電力の値(500W)をそのままkWhの値として扱い、時間を掛けるのを忘れた誤り。「2kWh」はW単位からkW単位への換算(1000で割る操作)を誤り、実際より大きい値にしてしまった誤り。

Question 7

同じ材質・同じ抵抗率の電線において、長さを2倍、断面積を2倍にした場合、その電線の電気抵抗はどのように変化するか。

Accepted Answer

変化しない。【解説】電気抵抗はR=ρL/A(ρ:抵抗率、L:長さ、A:断面積)で表される。長さを2倍にすると抵抗は2倍になるが、断面積も2倍にすると抵抗は1/2倍になるため、両方の効果が打ち消し合い、結果として抵抗値は変化しない。【他の選択肢が不適切な理由】「2倍になる」は長さの影響だけを考え、断面積が広がることで抵抗が小さくなる効果を見落とした誤り。「4倍になる」は長さと断面積のどちらも抵抗を増やす方向に働くと誤解した誤り。「1/2倍になる」は断面積の影響だけを考え、長さが伸びることで抵抗が大きくなる効果を見落とした誤り。

Question 8

一般的な金属導体(銅やアルミニウムなど)の電気抵抗と温度の関係として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

温度が上昇すると抵抗は増加する。【解説】銅やアルミニウムなどの金属導体は、温度が上昇すると自由電子の熱振動が激しくなり衝突が増えるため、電気抵抗は増加する(正の温度係数を持つ)。【他の選択肢が不適切な理由】「温度が上昇すると抵抗は減少する」は半導体など負の温度係数を持つ材料の性質であり、金属導体には当てはまらない。「温度が変化しても抵抗は一定である」は実際には温度係数が存在するため誤り。「温度が上昇すると抵抗は0になる」は極低温で起こる超電導現象と混同した誤りである。

Question 9

キルヒホッフの第1法則(電流則)の内容として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

接続点に流れ込む電流の和は流れ出る電流の和に等しい。【解説】キルヒホッフの第1法則(電流則)は、回路上のどの接続点(節点)においても、そこに流れ込む電流の総和と流れ出る電流の総和が等しくなる、というものである。【他の選択肢が不適切な理由】「閉回路を一周すると電圧降下の和は起電力の和に等しい」はキルヒホッフの第2法則(電圧則)の内容であり、電流則とは別の法則である。「並列に接続した抵抗には常に等しい電流が流れる」は誤りで、並列回路では各抵抗の値に応じて電流が分かれ、抵抗が異なれば電流も異なる。「回路全体の消費電力は電源の起電力に等しい」は電流則の内容ではなく、そもそも単位も対応しない誤った記述である。

Question 10

起電力12V、内部抵抗0.5Ωの電池に、外部抵抗5.5Ωを接続したときの回路に流れる電流として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

2A。【解説】回路全体の抵抗は内部抵抗と外部抵抗の直列合成となるため、0.5Ω+5.5Ω=6Ω。オームの法則より電流I=起電力÷全抵抗=12V÷6Ω=2Aとなる。【他の選択肢が不適切な理由】「6A」は正しく求めた全抵抗の値(6Ω)を、電流の値とそのまま取り違えてしまった誤り(本来はこの6Ωで起電力12Vを割って初めて電流2Aが求まる)。「12A」は内部抵抗を無視して起電力をそのまま電流と取り違えた誤り。「24A」は全抵抗を誤って0.5Ωのみとして計算してしまった誤り。

電気の基礎(オームの法則・直流回路)の一問一答