理科 第3章
電流・磁界・電磁誘導
要点編
【既習／完成／最低25問】オーム・直並列に加え、磁界・電磁石・電磁誘導の実験連鎖。
① この章のねらい
ここでは、電源6 Vと抵抗2 Ω・4 Ωの回路を例にします。枝分かれの有無で直列・並列を決め、電流と電圧を求めます。磁石とコイルの実験では、磁界が変化している間だけ針が振れます。
- 直列と並列を回路図の枝分かれで見分けられる
- オームの法則V＝IRで電流・電圧・抵抗を求められる
- 直列の合成抵抗と並列の電流の分かれ方を説明できる
- 電磁誘導は磁界の変化があるときだけ起きると説明できる
② 図と説明
下の図を順に見てください。各図の下に、その図の読み方を書いてあります。
図 1. 電流計と電圧計
電流計＝直列、電圧計＝並列。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
まず枝分かれを見る
枝分かれがなければ直列、あれば並列です。直列の2 Ωと4 Ωなら合成抵抗は2＋4＝6 Ωです。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 2. オームの法則グラフ
原点を通る直線。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
オームの法則でつなぐ
6 Vの電源に合成6 Ωをつなぐと電流はI＝V÷R＝6÷6＝1 Aです。並列では各抵抗の両端電圧が等しく、電流は分かれます。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 3. 直列と並列
直列：電流同じ。並列：電圧同じ。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
並列は電圧が同じ
12 Vの並列で2 Ωは6 A、4 Ωは3 A、全体は9 Aです。全体の電流は各枝の和です。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 4. 磁界の変化と発電
磁界が変化するとき誘導電流が流れる（電磁誘導）。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
電磁誘導は「動いている間」
棒磁石をコイルに出し入れすると、動いているあいだだけ検流計の針が振れます。磁石をコイルの中で止めると針は中央に戻ります。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
受験で押さえる（この章）
語呂は「音↔記号↔意味」の対応表まで書いて初めて覚え方が完成する。そのあと実験・計算の文脈で使う。
覚え方この章の覚え方・語呂
語呂は「何と何が対応するか」が見えて初めて使える。下の矢印の左右を声に出してつなぐ。そのあと「なぜその性質／公式になるか」まで言える状態にする。
必暗実験定石
変えた条件・そろえた条件・測定値を先に書く。覚え方より手順が本命。手順を言えたら「なぜその集め方／検出か」を一言添える。
- 電流直列・並列を図で確認してから式／電流計は直列、電圧計は並列
- 電池電子は−極から＋極へ／電流の向きと逆
- 電磁誘導磁界の変化で電流／コイルと磁石
戦い方理科の戦い方
知識で得点を確保し、計算・考察に時間を残す。単位を先に固定する。わからない用語は、定義→例→対比の順で戻す。
- 手順知識問題で得点を確保し、計算・実験考察に時間を残す
- 手順実験問題は「何を変えたか／何をそろえたか／何を測ったか」を先に書く
- 手順単位・有効数字・グラフの軸を見直す。計算は式を残す
- 手順生物・地学の用語は定義を一文で言えるかだけ確認して次へ
- 手順毎日15分：学習中の単元の「受験で押さえる」を音読＋書き
- 手順毎日30〜50分：弱点単元の⑤⑥または⑦を1セット
- 手順近い用語・近い年代・近い数値の取り違え
- 手順問題文の一部だけ合っていて結論がずれる選択肢
④ 公式・用語
| 名称 | 内容 | メモ |
|---|---|---|
| オームの法則 | V＝IR | — |
| 直列の合成 | R＝R₁＋R₂ | — |
| 電力（参考） | P＝VI | — |
用語
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| 直列回路 | 電流の道が一つです。電流はどこでも等しく、電圧は分けます。 |
| 並列回路 | 電流が枝分かれします。電圧は各枝で等しく、電流は分かれます。 |
| 電磁誘導 | コイルを貫く磁界が変化すると誘導電流が流れる現象。 |
⑤ 手順
回路と電磁誘導の読み方
- 回路図で枝分かれの有無を確認する
- 直列なら合成抵抗→電流、並列なら各枝の電流→和
- 未知抵抗はV÷Iで求め、前の小問の数値を引き継ぐ
- 電磁誘導は「磁界が変化しているか」だけを見る
⑥ 例題
途中の考え方を追うための例です。演習は問題編で行います。
6 Vの電源に2 Ωと4 Ωを直列につなぎます。合成抵抗と電流は。
考え方
R＝2＋4＝6。I＝6÷6＝1。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：合成6 Ω、電流1 A
12 Vの電源に2 Ωと4 Ωを並列につなぎます。全体の電流は。
考え方
2 Ω側6 A、4 Ω側3 A。和が9 A。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：9 A
コイルの中で棒磁石を静止させます。検流計の針はどうなりますか。
考え方
磁界の変化がないと誘導電流は流れないからです。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：中央に戻り振れない
⑦ 入試での使われ方
- 直列・並列は枝分かれで先に決める
- 並列の全体電流は各枝の和
- 電磁誘導は「入っている」ではなく「変化している」か
- ⑤基本：005net基本問題 ⑥標準：005net標準 ⑦応用：JS88型の実験連鎖＋本アプリ
- 理科の学習（005net）で基本→標準を章ごとに
- JS88理科過去問で四分野の配分と実験連鎖を確認
⑧ よくある誤り
- 直列と並列の電流・電圧のルールを入れ替える
- 電流計を並列につないで短絡する
- 磁石がコイル内にあるだけで誘導電流ありと考える
⑨ 確認
次ができたら問題編へ進んでください。
- 直列6 Ω・1 Aを求められる
- 並列の電流の分かれを説明できる
- 電磁誘導を磁界の変化で説明できる