中学受験・理科 乾電池と豆電球のつなぎ方 その1

中学受験の理科の中で、物理の分野は、受験生の皆さんの実力の差がはっきりついてしまうところだといえます。覚えるべき知識も単なる知識ではなく数字が絡みますし、計算問題も多く出題されます。

小学校の理科実験で経験したものもあると思いますが、いざペーパーテストや塾のテキストで問題を解くとなると、どうしても問題の意味が分からない、使うべき知識が出てこない、そんな経験をされているのではないでしょうか。

中学受験の理科の中でも、電気についての問題は非常に出題頻度が高いところです。ですから、できるだけ苦手意識を持たずに問題を解いていきたいところですね。ですが、まだ知識の理解があやふやだったり、パターン化した問題しか解くことができない、と焦っている方も多いと思います。

今回から何回かに分けて、電気の単元について、特に乾電池と豆電球のつなぎ方についてまとめていきます。もしかすると単純なところでつまずいていることがわかるかもしれません。

電気の単元が苦手になる理由

電気は毎日生活で使っていますよね。電流があるからこそ、明るい生活がおくれますから、本来、電気の単元は生活に密着した、親しみの持てるところのはずです。しかし、あまりに身近なことがかえってあだとなって、意外に理解があいまいなままで後回しにしてしまうことが少なくありません。

また、理科の実験でも乾電池や豆電球などを使った実験をしたことがあると思いますが、その実験の全体像をつかめていないまま、「電気がついた」「消えた」で終わってしまうことも多いのではないのでしょうか。

どのような回路の場合に電気がつくのか、どういう場合にはつかないのか、そういう疑問を持たないままで終わってしまっていたり、直列回路や並列回路といった、電流の基本知識の理解があいまいなままになってしまう受験生もよく見られます。

ダメな勉強法

特に塾のテキストを丸暗記するような勉強をしていると、回路図のパターンをいくつか作り、それを丸暗記して満足してしまう受験生が少なくありません。もちろん、典型的な回路のパターンを知り、その仕組みを分析することは大切なことですが、理屈を理解しないままで丸暗記に頼る勉強法を続けていても、問題は解けるようになりません。

そうすると、応用問題はおろか、基礎問題も、「勘違い」で不正解することが増えてしまいます。覚えたはずのパターンの問題が出題されても、少し形態が変わっているだけで応用が全く聞かない、ということになってしまいます。

本当は、電流の回路は無数にあるのです。一部の回路のパターンを覚えただけで、また、その丸暗記に頼っただけでは問題は解けません。回路図をじーっと見たまま、全く何も書き込むこともできないまま考え込む受験生をよく見かけるのですが、きっと覚えている回路図のパターンを思い出そうと必死なのだと思います。でも、見たことがないから、という理由で、おそらくいつまで見つめていても何も浮かんでこないことが多いのではないでしょうか。

どのように問題に取り組むか

電気の問題を解くときにはぜひ、回路図にいろいろ書きこむことを忘れないようにしてください。先ほども書きましたが、回路図をじーっと見たまま、何も書き込むことができない受験生は本当に多いです。それぞれの回路の電流の強さはどうなのか、豆電球の明るさはどうなのか、わかったデータは片っ端から書き込んでいくくらいの勢いで書き込んでいきましょう。

豆電球に流れる電流の大きさから決めていくとわかりやすいと思います。最も基本的なのは、乾電池1個の電流や、そのときの豆電球1個の電流を1と置いてみることです。算数の問題でも、何かを1として、その何分の1にあたるのか、何倍にあたるのか、と考えていくことがありますよね。それと同じです。電気の問題では、数値で電流の強さを表現していくのです。

まずは基本的な法則を理解する

基本的な知識として、まずは以下の点をしっかり理解しましょう。

  • 乾電池は電流を流す力を強くする、ポンプのような役割を果たす
  • 豆電球は、電流を流れにくくするので、「抵抗」といわれる

そして、回路のつなぎ方の特徴として、次の点を理解しておきましょう。

  • 乾電池を直列につなぐと、明るくなる・・・電流を流す力が強くなるから
  • 豆電球を直列につなぐと、暗くなる・・・抵抗が強くなり、電流が流れにくくなるから
  • 乾電池を並列につないでも、明るさは変化しない
  • 豆電球を並列につないでも、明るさは変化しない

次に、乾電池の「持ち」、つまりどのくらい働いてくれるのかについて、次の点を理解しておきましょう。

  • 乾電池の電流が弱くなると、電池の「持ち」はよくなる・・・電流が少しずつ使われるから
  • 乾電池の電流が強くなると、電池の「持ち」は悪くなる・・・電流が多く使われるから

基本的な回路を理解しよう

1.乾電池1個と豆電球1個の回路

このときに流れる電流を「1」とします。これを基本としますので、当たり前だと思っても、わからなくなったらここに戻ってくるようにしましょう

 

このように、豆電球や乾電池に、どのような電流が流れているのか、数字を書き込んでいくくせを徹底しましょう。

2.乾電池2個の直列回路

乾電池は電流が「2」になりますから、豆電球に流れる電流も「2」になります。乾電池の電流が強くなるので、その乾電池の「持ち」は悪くなります。

3.乾電池2個の並列回路

乾電池を並列につないでも、明るさは変化しません。「1」のままです。乾電池に流れる電流は、枝分かれするので、それぞれ「1」の半分、つまり2分の1になります。乾電池の電流は弱くなるので、乾電池の「持ち」はよくなります。

4.豆電球2個の直列回路

豆電球を直列につなぐと、電流が流れにくくなるのでそれぞれの豆電球の明るさは2分の1になります。乾電池に流れる電流は枝分かれしないので、2分の1です。乾電池の電流は弱くなるので、「持ち」はよくなります。

5.豆電球2個の並列回路

豆電球を並列につないでも、明るさは変化しません。豆電球からの電流が合流して、乾電池に流れる電流は「2」になります。乾電池の電流は強くなりますから、「持ち」は悪くなります。

まとめ

基本となる代表的な回路をまとめました。受験生の皆さんは、どこかで必ず目にしている図だと思います。ですが、実は、小学生の知識で1度で理解しようとするには難しいのも現実です。まずは、ご紹介した基本をまず頭に入れておきましょう。

とにかく手を動かして数値を書き入れていくことを忘れないようにしましょう。乾電池や豆電球は身近にありますから、理解に自信がない場合には、実験をしてみるのも一つの手です。また、比例・反比例の考え方も重要です。算数の比の理解も忘れないよう、学習を進めましょう。

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