回路
直列電池
直列の起電力は加算
直列電池 — インタラクティブな回路シミュレーション。直列の起電力は加算 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
直列電池
理想電池を直列にすると起電力が加わり、負荷に供給できる電圧が高くなります。
6Vの電池2つを直列にすると、12Vの電源のように振る舞います。同じ抵抗なら、電池1つのときの2倍の電流を消費します。
- ε_合計 = ε₁ + ε₂
- I = ε_合計 / R
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
2つの6 V電池を同じ向きに直列接続して単一抵抗を駆動します。回路は6 V電源1つのように振る舞うか、より大きな合成電源のように振る舞うでしょうか？
検討する予測
- 起電力が加わり、12 V電源1つのように振る舞います。
- 平均の6 Vとして振る舞います。
- 電池が打ち消し合い、電流は流れません。
可変的な役割
設定するもの：
- 電池 b2 の起電力 (V)
測定するもの：
- 合成起電力 (V)
- 電流 I (A)
実験の進め方
- series-batteries プリセットを開いて Reset を押します。b1 = 6 V、R1 = 100 Ω は固定です。
- R1 の電流読み出しを有効にします。
- 各試行で b2 の起電力を設定し、回路電流を記録します。
支配方程式
直列起電力源 — V = I·R
極性をそろえて直列配線した電池は起電力を直接加え、EMF_total = b1 + b2 です。合成電源によるループ電流はオームの法則で I = EMF_total/R になります。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- b1 = 6 V を用いて合成起電力 = b1 + b2 を計算し、R1 = 100 Ω から I = EMF_total/R1 を求めます。表と比較します。
- 正端子から負端子へ同じ向きに配線した2つの電池が、直列抵抗と同様に起電力を加える理由を説明します。
実験以外での活用
- b2 を逆向きにすると起電力は加算でなく減算され、合成起電力 = b1 − b2 です。直列対の一方を逆にすると互いに逆らう理由を説明します。
- 単三電池2本（各1.5 V）を直列に使う懐中電灯は3 Vで点灯します。この関係から、3本目を直列に加えると電球が早く切れる理由を説明します。
- AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
- IB Physics — B.5 Current and circuits
- General High School Physics — Electricity & DC circuits
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- 直列電池へようこそ
- 抵抗を選択
- 再生
- 起電力が加わる
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。