豆電球の明るさ比べ
一郎君と秀樹君は図のような実験装置をつくり、９個のスイッチを入れたり切ったりすることによ り、豆電球がどのように点灯するかを調べる実験をしました、以下の表は２人がどのスイッチを入れてどのスイッチを切ったのかをま とめたものである。
| スイッチ１ | スイッチ２ | スイッチ３ | スイッチ４ | スイッチ５ | スイッチ６ | スイッチ７ | スイッチ８ | スイッチ９ | |
| ア |
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| イ |
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| ウ |
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| エ |
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| オ |
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| カ |
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上の表について、次の (1) (4) に答えなさい。
(1) 豆電球３だけが点灯するスイッチの入れ方を、ア〜カからすべて選んでアイウエオ順に記号 で答えなさい。
(2) 豆電球１、２、３のすべてが点灯するスイッチの入れ方を、ア〜カからすべて選んでアイウ エオ順に記号で答えなさい。
(3) 豆電球２が点灯するスイッチの入れ方の中で、豆電球２の明るさだけを比べたとき、豆電球 ２が最も明るく点灯するスイッチの入れ方を、ア〜カからすべて選んでアイウエオ順に記号で答えなさい。
(4) 豆電球１が点灯するスイッチの入れ方の中で、豆電球１の明るさだけを比べたとき、豆電球 １が最も暗く点灯するスイッチの入れ方を、ア〜カからすべて選んでアイウエオ順に記号で答えなさい。
(滝中学)
解説
(1) 図の電池の＋極からでる線 と、−極から出る線を豆電球３につなげばよいのです。
答え イ
(2)
一例をあげると、右図のように、スイッチ５、７、９が「入」になってい るとき、豆電球はすべて点灯します。
このような条件を満たしている場合を表からさがすと、電池のつなぎたか が違いますが、ア、オが見つかります。
答え ア、オ
(3) 電池が２個あるので、直乾電池の数÷直列豆電球の 数＝２÷１＝２の場合が最も明るく点灯します。このような場合は表からさがすと、ウ、エしかありません。ウのとき、スイッチ 4,5,8,9が入っているので、豆電球2,3が並列つなぎとなりますが、「直列豆電球の数」が1個ですので、明るさは変わりま せん。エのとき、スイッチ７が不要ですがスイッチ8,9を通って２個の直列電池につながっています。
答え ウ、エ
(4) 直乾電池の数÷直列豆電球の数＝１÷３＝1/3の場合が最も暗 く点灯します。このような場合は電池を並列つなぎにするか、電池を1個だけ使う場合です。やはりスイッチ5,7,9が入っている と、直列豆電球の数を３個にして最も暗く点灯させることができます。電池を並列つなぎにできるのは、オのスイッチ1,3を「入 り」にした場合です。また電池を1個にできるのは、アの場合です。
答え ア、オ
考察
表の場合を一つ一つ確かめようとする と、時間がかかりすぎます。まず明るさから豆電球、電池の数やつなぎかたを予測してから、あてはまるものを表からさがします。
電球が点灯するかどうかは、電池の＋ 極から出る線と−極から出る線で電球をはさんでいることを確かめます。
基本は、直乾÷直豆＝明るさ です。電池や豆電球をそれぞれ並列つなぎにして も電圧(電流を流そうとするはたらき)は変わらないので、明るさもかわりません。電池や電球が並列につながれている場合は、１つを残してあとは隠して 考えればよいのです。た だし電池の寿命を聞かれているときは隠してはいけません。電池が並列にたくさんつながれているほど寿命は長くなります。豆電球が 並列にたくさんつながれているほど、寿命は短くなります。