電気・電流のわかりやすい考え方・コツ 3〜電流の流れと電池の役割・〜ボルトの電池・電池の並列つなぎ・回路の対称性・算数と理科の似ているところ〜｜中学受験・理科

前回は「電気・電流のわかりやすい考え方・コツ 2〜電流を持ち上げる高さ=矢印の数・直列と並列・理由を理解して暗記・直列つなぎのイメージ・便利な矢印〜」の話でした。

電流の流れと電池の役割：〜ボルトの電池

電池は「電流をエイッと持ち上げる」役目をするイメージを持ちましょう。

電池を持ち上げる向きは、「基本的に上」です。

その時に、電流を持ち上げる高さを矢印で表現すると分かりやすいです。

この時、持ち上げる高さを「〜ボルト」と表現します。

この「〜ボルト」が「持ち上げる高さ」の大きさ・長さになります。

基本的には、「電圧=持ち上げる高さ=矢印の長さ」は全部共通です。

問題によっては、「持ち上げる高さ=電圧」が異なる電池が出るかもしれません。

この「持ち上げる高さ=電圧」などを変えるために、「直列・並列」が登場します。

矢印を考えたら、「N個の直列=N個分の高さ（電圧）が上がる」ことが分かりました。

そのため、1.5ボルトの電池を10個直列につないだ場合は、どうなるか考えてみましょう。

このように、「電池の直列は〜」と丸暗記しても良いですが、意味や役割を知ると楽しくなるでしょう。

そして、その「理科への楽しさ」は成績アップにつながるでしょう。

電池の並列つなぎ

今回は、並列電池を考えましょう。

直列電池の時と同じように、流れる電流を描きましょう。

電流が流れてきて、並列電池のところにやってきます。

すると、線が分かれているので、

電流も分かれます。

直列の時と同じで、「まずは、電池がエイッと電流を流す」と考えましょう。

同じように電池が「電流を持ち上げる高さ」を矢印で描いてみましょう。

それぞれの電流が、それぞれの電池によって、エイッと持ち上げられます。

電池に持ち上げられた電流は、また流れることが出来るようになります。

電流が持ち上がる高さを、水色の矢印で描きました。

直列の時と大きく違うのは、「それぞれの電流が電池一個分（矢印一つ分）持ち上げられる」ことです。

そして、この場合は、「矢印一つ分=電池一つ分が電圧」になります。

これで、「並列電池は電圧は電池一つ分」が分かりました。

回路の対称性：算数と理科の似ているところ

もう少し考えてみましょう。

並列電池のところで、電流が分かれましたが、分かれた先が同じ（対称）です。

「同じ」なので、分かれる電流は半分になります。

すると、電池にゆく電流は半分になります。

電流を持ち上げる電池にとっては、電流が半分だと「持ち上げるのが楽」です。

荷物を運ぶときのことをイメージしてみましょう。

持ち上げる電流が1/2になって、電池が楽になるので、電池は2倍長持ちします。

これで、電池の直列つなぎ・並列つなぎで、もう一つ大事な性質が出てきました。

直列・並列ともに、それぞれ特徴があります。

応用問題も「基本の積み重ね」です。

算数・理科は、「基本をしっかり」すれば応用問題も出来るようになります。

応用問題は、「基本を積み重ねたり、組み合わせる」考え方でやってみましょう。

ぜひ、電流の流れ・電池の矢印を描いて、イメージしてみましょう。

また、今回「対称性」の話をしました。

正三角形には、対象となる線（軸）が三本あります。

三角形の対称性に関する話を、上記リンクでご紹介しています。

対称性は図形だけではなく、様々なところにも出てきます。

「正三角形の対称性」から「グラフの対称性」の話をご紹介しました。

このように「折り返しても同じ」という対称性の性質は、算数・理科では非常に大事です。

中学受験では少ないかもしれませんが、数式などでも「対称性」が大事な場合もあります。

このように、算数と理科を横断的に見る視点は楽しく、発展的です。

こういう考え方も知りながら、楽しく学力アップしてゆきましょう。

次回は抵抗の話で、下記リンクです。