( 富山大) 116 図の回路で,E, E2は起電力100 Vと30Vの電池, R, R2, R はそれ 15Ω 20Ω, 8Ωの抵抗である。 電池の内部抵抗は無視できるものとす る。 R₁ 12 E2 150 30V R2 R 20Ω (1) E と を流れる電流を, 図の矢 印の向きにI [A], I2 〔A〕 とする。 次 の閉回路についてキルヒホッフの法 則を記せ。 802 h E 100V (ア) E→R→R→E (イ)E→→E→R→E (2) E, E2 を流れる電流の強さはそれぞれいくらか。 また. E を流れ る電流の向きは,図の左右どちら向きか。 (3) 3つの抵抗での消費電力の和Pはいくらか。 (4) E の供給電力 Qはいくらか。 (5) QP と一致しない理由を簡潔に述べよ。 (金沢工大+岩手大)

1 (1) R2, R3 に流れる電流は右図のようにな る。 (ア) 100=20(I+Iz)+8I ......D (イ) R と 30 V で逆行になっているので 100+ (−30) = -15I2+8I ...② (2) ①②より I₁ = 5 A I2=-2 I<O より E2 を右向きに 2A なお,E2→R→R→E2 の閉回路については 30 = 15I2 +20 (I+I2) ない人の内 30V 150 R2 E2 80 20Ω 11+ 12 E R3L I 100V ①や②は、1周すると元の 電位に戻ることに基づく これと①の連立で解くと逆行はなくてすむ。 また, キルヒホッフの法則を用い るときの電流の設定の仕方は任意である(たとえば, Iを右向きに設定してもよい。 そのときはR2を流れる電流は右向きで L-L とおくことになる)。 (3) RI' を用いる。 P=152 +20(I+Iz)2 +8I = 15 x 2 +20 × (5-2) +8×5=440W (4)電池の供給電力は, 起電力を V. 流れる電流をIとしてVI と表される。 Q = EL=100x5 = 500 W (5)電池E2 の充電にエネルギーが使われているから。E2のように正極側に電流が 入るときには電気エネルギーが化学エネルギー (や熱エネルギー) に変換される。 充電 電力は E2|I|=30×2=60W であり、 Q-P に等しく,エネルギー保存則が成り たっている。