【中学受験】電気回路の基本!豆電球の明るさマスター
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中学受験の理科では、電気回路の問題が頻出です。
特に「豆電球の明るさ」を問う問題は多くの受験生がつまずくポイントのひとつです。
しかし、基本的なルールと考え方をしっかり理解すれば、どんな問題が出ても対応できるようになります。
今回は、豆電球の明るさに関する問題をスムーズに解くための基本ルールと覚え方を紹介します。
直列回路や並列回路における電流の流れ方や、明るさの変化を正しく理解して、
受験本番でも自信をもって解答できるようになりましょう!
豆電球の明るさは何で決まる?
豆電球の明るさは、流れる電流の大きさと電圧のかかり方によって決まります。
基本的には、
- 電流が多く流れるほど明るくなる
- 電池の電圧が高いほど明るくなる
- 抵抗が大きいほど電流が流れにくくなり暗くなる
というルールを押さえておきましょう。
直列回路と並列回路の違いを理解しよう
電池や豆電球をつなぐ方法には、直列回路と並列回路の2種類があります。
それぞれの特徴を整理してみましょう。
直列回路
直列回路は、電池や豆電球を1本の線でつなげる接続方法です。
特徴
- 電流は1本の道を通る(電流はどこでも同じ)。
- 豆電球が増えると、1つの電球にかかる電圧が小さくなる。
- 豆電球が1つ切れると回路全体が消える。
豆電球の明るさのルール
- 電池1個 + 豆電球1個 → 明るい
- 電池1個 + 豆電球2個(直列) → 暗くなる
- 電池2個(直列)+ 豆電球1個 → とても明るい
- 電池2個(直列)+ 豆電球2個(直列) → 1個あたりの明るさは普通
並列回路
並列回路は、電流が複数の道に分かれて流れる接続方法です。
特徴
- 電圧はすべての豆電球に同じようにかかる。
- 電流は枝分かれして流れる。
- 1つの豆電球が切れても、他の豆電球は光る。
豆電球の明るさのルール
- 電池1個 + 豆電球1個 → 明るい
- 電池1個 + 豆電球2個(並列) → 1個あたりの明るさは変わらない
- 電池2個(直列)+ 豆電球2個(並列) → とても明るい
豆電球の明るさを考える3つのステップ
豆電球の明るさを問う問題を解くときには、次の3つのステップを意識するとスムーズに解けます。
ステップ① 電池の数とつなぎ方を確認
まず、電池が何個あり、それが直列か並列かを確認しましょう。
- 直列つなぎの電池 → 電圧が合計される(2個なら2倍、3個なら3倍)
- 並列つなぎの電池 → 電圧は1つ分と同じ
ステップ② 電流の流れ方を考える
次に、電流の流れ方を確認します。
- 直列回路では電流は一定
- 並列回路では電流が枝分かれする
ステップ③ 各豆電球にかかる電圧をチェック
最後に、各豆電球にどれくらいの電圧がかかっているかを見ます。
- 直列回路では、電圧が均等に分かれる
- 並列回路では、どの電球にも同じ電圧がかかる
よく出る問題と解き方のコツ
問題① 電池1個 + 豆電球2個(直列)の明るさは?
電池1個の電圧を「1」とすると、直列では2個の豆電球で分け合うため、
→ 1つの豆電球にかかる電圧は 1/2 になる
→ 結果:1個のときより暗くなる
問題② 電池1個 + 豆電球2個(並列)の明るさは?
並列回路では、各豆電球に同じ電圧がかかるため、
→ 1つの豆電球にかかる電圧は 1 のまま
→ 結果:1個のときと同じ明るさ
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