国公立大学2次対策2021 第8回「直流回路」

木曜日, 1月 28, 2021

高校物理 国公立大学2次対策講座 電場と電位

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 まず,電流の定義$I=\frac{\Delta q}{\Delta t}$を確認しておきましょう.
 導体中の自由電子の運動から電気抵抗を導出する問題では,陽イオンに衝突して速度が0になった電子が再び電場で加速するという設定と,導体中では電子が電場から受ける力と抵抗力がつりあっているという設定の2つがあります.どちらの場合でも,$\overline v$を求め,$I=en\overline v S$からオームの法則を導きます.

 自由電子の失う力学的なエネルギーから消費電力(ジュール熱)を導出する問題でも,$I=en\overline v S$から$P=IV$を導きます.演習により,流れをつかんでおきましょう.

 直流回路の問題は以下のような点に気をつけましょう.

  • 電位の基準を決めて,どの点とどの点の電位が同じか考える.(回路の都合のいい点をアースして,電位の基準とする.)
  • どの抵抗とどの抵抗が直列か,並列考える.(直列は電流が一定,並列は電圧降下が同じである.)
  • ホイートストンブリッジを見つける.
  • 検流計や抵抗に電流が流れないときは,その両端の電位は等しいことに気付く.
  • 導線と並列に接続された抵抗には電流が流れない.
  • 接続して十分に時間が経ったコンデンサーには電流が流れない.
  • コンデンサーに電流が流れるのはスイッチを入れたときか,コンデンサーの両端の電圧が変化したときだけである.
  • ダイオードの両端のどちらの電位が高いか注意する.
  • 電流計や電圧計の内部抵抗の電圧降下や,内部抵抗に流れる電流に注意する.電池の内部抵抗での電力消費にも気をつける.

 非直線抵抗のグラフを用いた問題もよく出題されます.練習しておきましょう.

 それでは,志望校合格に向けてがんばりましょう!
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