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

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。

理科定理集の ページへ