高校物理「電気」スイッチが開いているときの電位

高校物理「電気」スイッチが開いているときの電位

◆問題

参考図に示した回路において、電源Ｅは内部抵抗が無視できる起電力１００Ｖの電池、Ｓはスイッチを表し、Ｇで接地している。
それぞれの抵抗は、Ｒ1＝２０Ω、Ｒ2＝３０Ω、Ｒ3＝５０Ω、Ｒ4＝１００Ωである。

(1) スイッチＳが開いているとき、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの電位はそれぞれいくらか。


参考図

Ｄ　　　　　　Ｃ
┌─／─[Ｒ3]─┐
│　Ｓ　　　　｜
−　　　　　　│
電源Ｅ　　　[Ｒ2]
＋　　　　　　│
│　　　　　　│
└──[Ｒ1]──┤Ｂ
Ａ　　　　　　│
　　　　　　[Ｒ4]
　　　　　　　│
　　　　　　　Ｇ


↓解答解説はお知らせの下↓


★★　お知らせ　★★

ＡＥ個別学習室(えまじゅく)水戸教室では、学校の授業の補習、定期テスト対策だけでなく、「大学入試共通テスト」の対策授業を行っています。
従来のセンター試験や試行テストの内容を踏まえて、理系文系全科目の指導が可能です。
マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。


◆解説

まず、回路に接地されている部分があれば、その位置の電位は０Ｖです。
つまり、Ｇの電位は０Ｖです。

そしてスイッチが開いているときは、当然ながら回路に電流は流れません。
電流が流れていないときは、抵抗による電位降下はゼロです。

ということは、Ｇに一番近いＲ4では電位降下はゼロだから、Ｂの電位も０Ｖです。
同様に、Ａ，Ｃでの電位も０Ｖです。

ただし、Ｄだけは違います。電流が流れていなくても電源は１００Ｖの起電力があるので、電源の「後ろ側」は「前側」よりも１００Ｖだけ電位が低くなります。
「前側」のＡが０Ｖだから、「後ろ側」のＤは−１００Ｖとなります。


つまり、解答は「Ａ：０Ｖ，Ｂ：０Ｖ，Ｃ：０Ｖ，Ｄ：−１００Ｖ」です。


次の問題→スイッチが閉じているとき


◆関連項目
立方体の形をした回路の問題
電気・磁気まとめ

江間淳の書籍はこちら
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
　20年以上の実績。全学年、英・数・理をはじめ全教科対応
　　最高級の指導を提供します！メール添削も好評です！

プロ家庭教師の江間です。　　　　ＡＥ個別学習室(えまじゅく)
http://www.a-ema.com/k/　　　　 http://www.a-ema.com/j/
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−