中2理科の電流・電圧が分からないときの解き方｜直列・並列回路とオームの法則を整理する
公開日 更新日 執筆：塾長 馬籠先生
中2理科の電流・電圧が分からないときの解き方｜直列・並列回路とオームの法則を整理する
「V＝RIは覚えたのに、回路の問題になると解けない」
「直列と並列で、何が同じになるのか混ざってしまう」
中2理科の電流・電圧でつまずいたときは、公式を覚え直す前に、回路のどこを流れる電流なのか、どこにかかる電圧なのかを確かめましょう。
解く順番は、①つながり方を見る、②分かっている値を書き込む、③同じ抵抗の電圧・電流・抵抗をそろえる、④計算する、です。
この記事では、理想的な電源・導線を使う中学校の基本問題をもとに説明します。学校によって学習時期やテスト範囲は異なるため、範囲表と照らし合わせて使ってください。
電流・電圧・抵抗は、それぞれ何を表す？
最初に、記号と単位を整理します。
| 名前 | 記号 | 単位 | 問題で確かめること |
|---|---|---|---|
| 電流 | I | A（アンペア） | どの導線・抵抗を流れる電流か |
| 電圧 | V | V（ボルト） | どの2点間の電圧か |
| 抵抗 | R | Ω（オーム） | どの抵抗の値か |
電流は導線のある場所を流れる量、電圧は2点間の量として読み取ります。「電圧が流れる」と覚えると、回路図の読み方が混ざりやすくなります。
また、200mAは200Aではありません。
1A＝1,000mAなので、200mA＝0.2Aです。
オームの法則に代入する前に、電流はAにそろえる習慣をつけましょう。
直列回路と並列回路で、何が同じになる？
回路図の見た目より、電流の通り道が枝分かれしているかを見ます。
| 確認項目 | 直列回路 | 並列回路 |
|---|---|---|
| つながり方 | 抵抗が1本の道に続く | 途中で枝分かれする |
| 電流 | どの抵抗でも同じ | 枝の電流を足すと全体の電流になる |
| 電圧 | 各抵抗の電圧を足すと全体の電圧になる | 各枝の両端の電圧が同じ |
| 全体の抵抗 | 各抵抗の和 | 各枝の抵抗より小さくなる |
「直列は電流が同じ」「並列は電圧が同じ」を、回路図に書き込めるようにすることが最初の目標です。
なお、並列回路の枝を流れる電流は、いつも同じとは限りません。同じ電圧がかかっていても、抵抗が違えば電流も変わります。
オームの法則は、同じ抵抗の3つの値で使う
基本の式は、次の3つです。
- 電圧：V＝RI
- 電流：I＝V÷R
- 抵抗：R＝V÷I
大切なのは、式より「どの部分の値か」です。
抵抗Aの電流を求めるときに、抵抗Aにかかる電圧ではなく、回路全体の電圧をそのまま使ってよいとは限りません。
計算前に、ノートへ次のように書いてください。
抵抗A：電圧○V、抵抗○Ω、求める電流○A
3つの値が同じ部分のものだと確認してから計算します。
例題1｜直列回路は、先に全体の抵抗を求める
6Vの電源に、10Ωと20Ωの抵抗を直列につなぎます。
① 全体の抵抗
10＋20＝30Ωです。
② 回路を流れる電流
I＝6÷30＝0.2Aです。直列回路なので、10Ωにも20Ωにも0.2Aが流れます。
③ それぞれの抵抗にかかる電圧
- 10Ω：10×0.2＝2V
- 20Ω：20×0.2＝4V
最後に、2＋4＝6Vとなり、電源の電圧と一致することを確かめます。
例題2｜並列回路は、それぞれの枝から求める
6Vの電源に、10Ωと20Ωの抵抗を並列につなぎます。
並列回路なので、どちらの抵抗にも6Vがかかります。
- 10Ωを流れる電流：6÷10＝0.6A
- 20Ωを流れる電流：6÷20＝0.3A
- 全体の電流：0.6＋0.3＝0.9A
全体の抵抗を求めるなら、6÷0.9＝約6.7Ωです。10Ωより小さくなることも確認できます。
並列回路で、10Ωと20Ωを足して30Ωにしないように気をつけましょう。
よくある間違いと直し方
| 間違い | 直すための手順 |
|---|---|
| 並列の抵抗をそのまま足す | 枝ごとの電流を求め、全体の電流を出す |
| 直列の各抵抗に電源の電圧を入れる | 先に全体の電流を求める |
| mAのまま計算する | 最初にAへ換算して書き直す |
| 抵抗が違っても電流は同じだと思う | 「同じなのは電流か電圧か」を回路で判断する |
| 暗算で数字だけを書く | 式・代入・答えの単位を残す |
計算を間違えた場合も、「公式を知らなかった」で終わらせないことが大切です。回路の読み取りと計算では、復習する内容が違います。
定期テスト前の確認問題
12Vの電源に、20Ωと40Ωの抵抗をつなぎます。
- 直列につないだとき、全体の電流は何Aですか。
- そのとき、20Ωにかかる電圧は何Vですか。
- 並列につないだとき、全体の電流は何Aですか。
答えは、①0.2A、②4V、③0.9Aです。
答えが合ったら、「なぜその電圧を使ったか」まで声に出して説明してください。説明できない場合は、数字を変えた類題でもう一度確かめましょう。
よくある質問
公式を覚えているのに解けないのはなぜですか？
回路全体の値と、1つの抵抗の値を混ぜている可能性があります。使う数字を回路図に書き込み、同じ抵抗についての値かを確認してください。
並列回路の抵抗の公式は必ず必要ですか？
学習範囲や出題によります。基本問題では、枝の電流を求めて足し、全体の電圧を全体の電流で割る方法でも求められます。学校で扱った方法を確認しましょう。
どこまで戻って復習すればよいですか？
回路は分かるのに計算で止まるなら、小数・分数の計算や式の変形を確認します。直列・並列の判断から難しい場合は、計算のない回路図から始めてください。
電流・電圧のどこで止まっているか、一緒に確認します
問題集を何周しても同じところを間違えるときは、回数より、間違いの原因を見つけることが先です。
マスネットは、完全1対1のオンライン個別指導塾です。学習相談では、電流の単元が苦手なこと、学校のテスト範囲、計算と回路のどちらで困っているかをお知らせください。答案や解きかけのノートがあると、相談したい点を伝えやすくなります。
