直列抵抗：抵抗は加算される
1 · 予測
2つの抵抗を12 V電池に直列接続します。第2抵抗の値を増やしても、両方に同じ電流が流れますか？
- いいえ — 電流は2つの抵抗に分かれます。
- はい — 直列部品は抵抗値に関係なく正確に1つの電流を共有します。
- 各抵抗の電流は自身の抵抗で独立に決まります。
2 · 準備
- series-resistors プリセットを開いて Reset を押します。R1 = 100 Ω は固定、電池は12 Vです。
- 両抵抗の電流読み出しを有効にします。
- 各試行で R2 を設定し、回路の（単一で共有された）電流を記録します。
3 · データ収集
| 抵抗 R2 (Ω) | 合成抵抗 R_total (Ω) | 電流 I (A) |
|---|---|---|
| 100.00 | ||
| 200.00 | ||
| 300.00 |
3回の試行について電流 I（縦軸）を合成抵抗 R_total（横軸）に対してプロットします。
4 · 分析
- R_total = R1 + R2、E = 12 V、R1 = 100 Ω を用いて I = E/R_total を計算し、表と比較します。
- シミュレーションで R1 と R2 の電流表示が同じであることを確認します。電荷の他の行き先がないため直列部品が1つの電流を共有する理由を説明します。
5 · 発展
- 同じ電流を共有するため、大きい抵抗が12 Vの大きい割合を受けます。V = IR から直列回路の電圧が抵抗に比例して分かれる理由を説明します。
- 昔のクリスマス電飾は直列配線で、1つが切れると全体が消えました。直列電流の知識で理由を説明します。
この実験の物理
直列抵抗
直列抵抗は直接加算され R_total = R1 + R2 + … です。電流経路が1つだけなので同じ電流 I = E/R_total が全ての部品を流れます。