基本的な電気回路の問題

質問

皆さんこんにちは。初めて質問させていただきます。
といっても単純な事で大変恐縮なのですが・・・。
以下のような電気回路についての問題を知り合いの中学生の子に質問されたのですが「ん・・・わからない」というはずかしい事態になってしまったので質問させていただきます。
　　Ｉ→
－－Ｒ１－－－－Ｒ２－－－
｜　　　　　｜　　　　　｜
Ｅ　　　　　Ａ　　　　　｜
｜　　　　　｜　　　　　｜
－－－－－－－－－－－－－
E:4(v), R1:3(Ω), R2:6(Ω),
A(電流計):下から上方向へ2(A)
という電気回路でR1に流れる電気Iを求める問題です。

一応自分でもやってみた結果。
E→R1→R2の閉回路について：4=2I+3I'
(I'はR2を流れる電流)
R2→Aと流れる閉回路について：0=2I'
電流の平衡条件:I'=I+2
の以上よりI=-0.4(A)と出してみたのですが、どうも間違っていると思うのです。
皆様、宜しくお願いいたします。

回答No.2

endlessriver · ベストアンサー

１．話が全体に変です。
２．図が間違っていなければ電流計Ａをそんなところに入れません。架空の話以外意味がありません。
ただし、話としてこうなら、Ａは上に向かって２（Ａ）でなく、Ｒ２はＡにより、ほぼショ－トされＥ／Ｒ１（Ａ）の電流が流れます。勿論、Ｒ２の電流は０です。

３．Ａが電流源とすると中学生の問題ではありません。ただし、これも解くことはできます（4=3I+6I',I'=I+2 から）。Ｉ＝－８／９（Ａ）。Ｉ’＝２－８／９（Ａ）。

４．あなたの議論の変なところ。
「E→R1→R2の閉回路について：4=2I+3I'」は　4=3I+6I'　です。
また、「R2→Aと流れる閉回路について：0=2I'」
となるからI'=0となって、「電流の平衡条件:I'=I+2
」からI=-2(A)です。

当然、これは「A(電流計):下から上方向へ2(A)」としたことが上の話と矛盾しているからです。

お礼

こんなにも早くレスポンスを返していただいて
大変感謝しています。

＞２．
確かに電流計をＲ２と並列に繋ぐなんて変な回路です。
私もこれに大変面食らってしまい混乱していたのです。
そこを明記しておくべきでした。失礼。

問題についてはさすがにオリジナルは手元にないのですが当時写したメモ書きがあり、それによると回路図自体は間違いありません。「丸に矢印」でなく「丸にＡ」ですので電流源でなく電流計です。

＞４．
失礼しました、「4=2I+3I'」は単純な私のタイプミスです。

＞「A(電流計):下から上方向へ2(A)」としたこと・・・
これも私の思い違いで入力してしまった事です。「R2→A」の閉回路について、私の頭の中では時計回りを想像していたので「下から上方向へ」と勝手に決め付けて
タイプしてしまいました。皆さんを不必要に混乱させて
しまいました。

さて、とするとやはりこの問題自体がおかしいという事でしょうか。でなければ私が問題を見間違えていたかのどちらかですね。いずれにしてもお騒がせしました。

回答No.5

pitagorajr

ぜひ詳しい（正しいとは書いてません）問題を知りたい。まあ、知り合いの中学校の女の子にはすぐ会えないでしょうからあった機会に詳しいのを送ってください。

お礼

様々なご指摘有難うございます。
皆さんへのお礼と総括をここに書かせていただきます。

総括すると、私が問題を見間違えたのではないのならば、この問題自体が変ということですね。

電流計を並列に繋いであって変な回路だと思っていました。しかし、学校が出す問題だから問題自体に間違いはないと思い悩みこんでしまっただけのようです。お騒がせしました。
（それでも私は計算を間違えていたわけで情けない限りです、頭の体操も兼ねて久しぶりに勉強しなおしてみようと思います。）

あと、質問文が分かりづらかったとの事ですが、確かに「単に解けない」というだけでなく私がいったいこの問題の何に疑問を持って質問したのかを明記しておくべきでした。以後気をつけることにします。

皆さんのご指摘でこの問題が変ということで納得いきました、有難うございました。

回答No.4

guuman

電流計なのか電流源なのか？
電流計とすると内部抵抗は０なのか？
そんなばかなはずはないが
そうだとするとAはショートになるのでR2は無意味になる
質問を正確にしないと回答者の負担は大変なものです
問題を作ってあるいは問題を推理して回答する

最低限のマナーとして質問を正確に書くことが求められます

お礼

こんなにも早くレスポンスを返していただいて
大変感謝しています。

全体についてＮｏ．５欄のお礼欄に返信させてもらいましたのでご照覧ください。

回答No.3

pitagorajr

１番から２番の方へ、４＝2I+3I'を見落としてました。でもここでI'=0だとI=2になりますね。方向が・・・絶対値は合いました。偶然かな。とにかくI=-2というのは私も同感。質問者の方、ぜひ、問題を見直してわかりやすく投稿してほしい。
I=-2となりますが、落ち着きません。

回答No.1

pitagorajr

配線がよくわからないが、あなたの答えを見ていて、ごく近くまで合っているようです。あなたは、0=2I'としていますがここは正解と思います。ここで、I'=0となります。私は電流計とは非常に抵抗の小さいものだから、この結線でR2を流れる電流は無いと直感的にみます。すなはちI'=0です。すると、I'=I+2これも正しいです。答えはあなたとちがいI=-2となります。これは直感で計算の不要な問題です。初めの電圧も抵抗値ふたつそれぞれ０（ゼロ）以外のすべてに成り立ちます。R2には電流が流れません。なんか変な問題のような気がして、失礼ながらあなたの配線図の表現は正しいでしょうか。