合成抵抗を求めよう!オームの法則の最難関

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 タイトルにもあるようにオームの法則の授業です。1時間目はこの実験をやってデータを取り、後半の1時間で合成抵抗の計算演習をやっていくとうまくいくと思います。

 まずは演示実験を行います。並列につないだ電球と直列につないだ電気のどちらが明るくなるのか?というクイズをして、答えを聞きます。意見交換をしてからの結果発表でいきたいと思います。これまで学んできた知識を使いながら、根拠のある理由から回答を引き出したいものです。ちなみに大多数の生徒の思った通りの結果にならないと思います。なぜそうなるのかを確かめるための確認実験という意味合いでも良いかと思います。

 実際の実験では電球の代わりに抵抗器もしくはセメント抵抗で図のように配置します。電流計と電圧計のつなぎ方に注意をしながら実験を行いましょう。先程のクイズのように抵抗の値が大きくなるか小さくなるかを考えさせた後に電源を入れさせると良いかと思います。

 予想させて考えた後に実験することが大切だと思います。直列回路と並列回路の場合でわかったことを考えさせましょう。抵抗の並列回路については、よく塾などで逆数から自動的に求めさせることを教えたりしていますが、この計算式の本質がわからないまま、テクニック的なことだけを覚えても意味がないと思います。もちろんテストで点を取るためには必要なテクニックかもしれませんが、理論的ではないと思うのは私だけでしょうか?

 

 2枚目のプリントでは丁寧な形で解説をしながら解けるように作ってみました。回路図を縦方向に書いてあるのは、電圧(電位差)をイメージさせるためのものです。一般的には横向きでいいと思いますが、キルヒホフの法則を教える場合にはこちらの方が都合が良いと言われています。オームの法則の計算が苦手な生徒がかなりの数います。オームの法則の計算は上の「分子に電圧」が入るとだけ覚えれば、後は割り算をするだけで求めたい数値が出てくると思います。電流・電圧・抵抗のどれがどの位置に来るのかを覚えていないだけでここの計算ができない生徒がかなりの数存在しているはずです。学び合いなどのグループ学習などで相談しながら全員が解けるようになると理想的ですね。

 

 3枚目のプリントは中学校レベルの最難関の問題だと思います。合成抵抗を求めるものです。抵抗器が3つになってくると並列と直列を混ぜた形の回路が出てきます。このときは2つの抵抗器を1つにまとめるという考え方を時間があれば教えていきたいものです。これも回路図をなんとなく縦書きにしていますが、先ほどお話ししたキルヒホフの法則を意識したものです。慣れていくと1番下のときの電圧が0になる。という考え方ができるかと思います。中学校ではそこまで教える必要はありませんが、1つの指導例として見ておいてください。

 

 また、ワンポイントアドバイスとしては、問題の図にその時点でわかっている電流や電圧抵抗の値を書き込むようにしています。各パーツに電流・電圧・抵抗の3つのうち2つの情報が必ず書き込まれているはずです。そうすればオームの法則の計算で残り1つの値を求めるだけでいいのです。与えられた数値が1つしかないように見えてもそのほかの部分の計算ができれば、芋づる式に何か見えてくるところもありますので、順序を追って段階的に問題を解く力をつけさせたいと思います。

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