問題129 抵抗の接続

解説

直感的理解
複雑な回路も直列と並列の組み合わせに分解して段階的に合成抵抗を求めます。

Step 1:$R_1 = 6.0$ $\Omega$ と $R_2 = 3.0$ $\Omega$ の並列合成

$$R_{12} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} = \frac{6.0 \times 3.0}{6.0 + 3.0} = \frac{18}{9.0} = 2.0 \text{ Ω}$$

Step 2:$R_{12}$ と $R_3 = 2.0$ $\Omega$ の直列合成

$$R_{\text{合}} = R_{12} + R_3 = 2.0 + 2.0 = 4.0 \text{ Ω}$$ $$V = 12 \text{ V のとき:} I = \frac{V}{R_{\text{合}}} = \frac{12}{4.0} = 3.0 \text{ A}$$
答え: $R_{\text{合}} = 4.0$ $\Omega$
補足:各抵抗を流れる電流

並列部分の電圧 $V_{12} = IR_{12} = 3.0 \times 2.0 = 6.0$ V。

$$I_1 = \frac{V_{12}}{R_1} = \frac{6.0}{6.0} = 1.0 \text{ A}, \quad I_2 = \frac{V_{12}}{R_2} = \frac{6.0}{3.0} = 2.0 \text{ A}$$

$I_1 + I_2 = 3.0$ A で全電流と一致(キルヒホッフの法則)。

Point

複合回路は「並列→直列」の順に段階的に合成。並列部分を先にまとめると見通しがよい。