電気に関する問題

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雙葉中学の問題です。


F子さんが、髪の毛をかわかそうとヘアドライヤーを使っていると、突然ドライヤーが止まり、家中の照明も消えてしまいました。これはお母さんがある1つの電気製品のスイッチを入れたことにより、電気の使用量が上限を超えたため、ブレーカーが落ちたからです。いくつかの電気製品を一度に使うと、このように使用量が上限を超えることがあります。
 F子さんの家のブレーカーには大きく 「40A」と書いてありました。これは、合計40Aの電流まで一度に使えるということで、一方、ドライヤーには「00A」の表示は見当たらず、「100Vー1200W」と書いてありました。Vはボルトと読み、電圧(電気を流すはたらき)の単位で、Wはワットと読み、消費電力の単位です。また、「消費電力=電圧×電流」という関係があるので、ドライヤーは( ① )Aの電流を使うことがわかります。
 それでは、電流と電圧にはどのような関係があるのでしょうか。家庭用の電気はどこのコンセントからも同じ100Vの電圧が得られますが、乾電池は1個で1.5Vの電圧があり、直列につないでいくと数に比例して電圧を大きくすることができます。図1のように、ドライヤーの中に入っているのと同様のニクロム線と電池、電流計、電圧計をつなぎ、電圧と電流の関係を調べると、表1のようになりました。図1は電池を2個つないだときの様子を表しています。

表1

 次に、ニクロム線の代わりに電球をつないで同様の実験をすると.表2のようになりました。
表2

     このことから、ニクロム線では( ③ )という関係が、電球では( ④ )という関係があることがわかります。
問1 文章中の(①)に入る値を答えなさい。
問2 ブレーカーが落ちる直前に、ドライヤー以外に家の中では照明や冷蔵庫、 エアコンなどで、合計22A使用していました。このとき、文章中の下線部の電気製品は次のうちどれだと考えられますか。あてはまるものをすべて選び記号で答えなさい。
ア.電気ポット(800W)イ.テレビ(300W)ウ.掃除機(500W)エ.電子レンジ(1000W)

問3 表2の②の値は電流計で測定すると、図2のようになりました。このとき、電流計の50mA、500mA 5Aの端子のうち、どの端子を使っていましたか。また、流れている電流は何Aでしょうか。

問4 文章中の( ③ )( ④ )にあてはまる文章をそれぞれ選びなさい。
ア.電圧が大きくなると、電流も一定の割合で大きくなる
イ.電圧が大きくなると、電流は大きくなりやすくなる
ウ.電圧が大きくなると、電流は大きくなりにくくなる
エ.電圧と電流には特別な関係はない


【解説と解答】
問1 電圧×電流=消費電力です。
ドライヤーは1200Wですから、1200÷100=12Aの電流が流れます。
【答え】
12A

問2
ドライヤーが12Aでそれ以外で22Aですから合計34A したがってあと6A流れるとブレーカーが落ちます。
アは8A イは3A ウは5A エは10Aですから、アとエです。
【答え】
ア、エ

問3
0.4Aのはずですから、しtがって500mAのところを使います。
【答え】
500mA 流れている電流は0.4A

問い4
表1から電圧が上がるにつれて流れる電流の量が比例して増えていることがわかります。
ところが表2は電圧と電流は比例していません。しかし、増えていることには変わりありません。
【答え】
③ ア ④  ウ

「映像教材、これでわかる電気」(田中貴)

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