共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）追・再試験
問4 (物理基礎（第1問） 問4)

豆電球1個の抵抗を R、電池の電圧を V とします。

アと、イ・ウの直列部分は並列につながっています。

ア：抵抗 R

イ・ウ：合成抵抗 2R

並列部分では、抵抗が小さいアの方に大きな電流が流れるため、アはイより明るいです。

また、イとウは直列なので、流れる電流が等しく、同じ明るさです。
 

さらに、エには回路全体の電流が流れます。

エの消費電力は最も大きいため、エが最も明るいです。

解答　c

電球の明るさを比較する問題です。

電球の種類が同じならば消費電力(単位はW[ワット])が

大きいほど明るいという事実を利用して比較してみましょう。

電球の繋ぎ方から、電流の大小関係を考えてみましょう。

各豆電球の抵抗をRとし、ウに流れる電流をIとします。

イに流れる電流: I

イにかかる電圧: RI

ウにかかる電圧: RI

イウにかかる電圧: 2RI

アにかかる電圧: 2RI

アに流れる電流: 2RI÷R=2I

エに流れる電流: 2I+I=3I

よって電流について　ウ=イ<ア<エ　となります。

(消費電力)=(電圧)×(電流)=(抵抗)×(電流)²であり、

4つの抵抗は等しいので、

消費電力の大小関係も　ウ=イ<ア<エ　ということになります。

したがって、

誤: a  アとイは同じ明るさである。

誤: b  イはウよりも明るい。

正: c  エが最も明るい。

よって答えは　cのみ　となります。

【参考】

電球の種類が違えば明るさを消費電力で比較できません。

例えば60Wの白熱電球と同じ明るさを

10W以下で出せるようなLED電球が存在します。