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並列つなぎ

一般小学生

まとめ

並列なぎ
回路が途中で枝分かれし、電流通り道が複数存在する接続方法
  • 各経路にかかる電圧は電源電圧と等しく、素子を増やしても個々の出力が維持される
  • 回路全体の電流は各枝を流れる電流の和となり、全体の合成抵抗は個々の抵抗値よりも減少する
  • 一つの素子が故障や断線しても他の経路には影響せず、各回路の独立性が高い

解説

並列つなぎは、電源からの電流が分岐点で複数の経路に分かれて流れる回路構成です。この接続の最大の特徴は、各経路に加わる電圧がすべて電源電圧と等しくなる点にあります。そのため、豆電球を並列にいくつ追加しても、それぞれの明るさは一個のときと変わらず一定です。これは、各電球が独立して電源に接続されていると見なせるためです。

また、回路全体の電流は各枝を流れる電流の合計となります。電流が流れやすくなるため、回路全体の「合成抵抗」は、個々の抵抗器の抵抗値よりも必ず小さくなります。例えば、豆電球1個の抵抗を1とした場合、2個を並列につなぐと全体の抵抗は0.5になります。この性質を利用して、複雑な回路における電流計算では、各部分の抵抗比から電流の配分を導き出すことが可能です。

比較項目 直列つなぎ 並列つなぎ
電流の経路 1本(枝分かれなし) 複数(枝分かれあり)
各部の電圧 各抵抗に分割される すべて電源電圧と同じ
全体の抵抗 きくなる 小さくなる
電池の持ち 長持ちする 早くなくなる
コラム

私たちの生活環境にある家庭用コンセントは、すべて並列つなぎで設計されています。これにより、一つの電化製品のスイッチを切っても他の製品が停止することなく、どのコンセントからも同じ電圧(日本国内では100V)を得ることが可能です。

理科の実験では、電流の強さ方位磁針振れ方の関係も重要です。並列回路において各枝に流れる電流の強さを変えると、導線付近に置いた磁針の振れる角度も変化します。電磁石の強さを比較する際には、乾電池の数やコイル巻き数など、変える条件と変えない条件を明確にする「対照実験」の考え方が不可欠です。また、電流が抵抗の極端に少ない経路へ優先的に流れる「ショート(短絡)」現象は、発熱や火災の原因となるため、安全な回路設計を心がける必要があります。

小学生のみなさんへ

並列つなぎは、電気の通り道が途中で枝分かれしているつなぎ方のことです。公園の水道で、一つの蛇口からホースを二つに分けるようなイメージです。このつなぎ方の特ちょうは、豆電球を二つ、三つと増やしても、明るさが変わらないことです。それぞれの電球が、電池と直接つながっているのと同じ状態になるからです。また、もし一つの電球が切れてしまっても、ほかの電球は消えずに光り続けます。ただし、注意点もあります。豆電球をたくさんつなぐと、電池からたくさんの電気が流れ出すため、電池が早くなくなってしまいます。実験では、方位磁針ほういじしんを使って電気が流れる向きを調べたり、電磁石でんじしゃくの強さを比べたりすることもあります。条件を一つだけ変えて比べる「対照実験たいしょうじっけん」という考え方を使って、電気のきまりを見つけてみましょう。

ルラスタコラム

おうちのコンセントが「並列つなぎ」なのはなぜでしょう?もし「直列つなぎ」だったら、テレビを消した瞬間しゅんかん冷蔵庫れいぞうこも照明も全部消えてしまいます。並列つなぎのおかげで、私たちは好きな場所で自由に電気を使えるのですね。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 並列回路において、豆電球を2個に増やしたときの1個あたりの明るさは、1個のときと比べてどうなりますか。
明るさは変わらない。
【応用】 乾電池1個に豆電球2個を「直列」につないだ場合と「並列」につないだ場合では、どちらの方が早く電池がなくなりますか。理由とともに答えなさい。
並列つなぎ。回路全体の抵抗が小さくなり、電池から流れ出る電流の合計が大きくなるため。
【実践】 家庭のコンセントに差し込む電化製品が「並列」につながれている利点を、電圧と独立性の観点から説明しなさい。
全ての製品に同じ電圧(100V)を供給でき、かつ一つの製品のスイッチを切ったり故障したりしても、他の製品に影響を与えず使い続けられる点。

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