電圧の分割の遊び方
- テストを選び、カードで電源と抵抗の列を読もう。
- V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂) を使うか、R₂ について解こう。長い列では、点より下の抵抗をすべて足そう。
- 予想を入力してスタートを押そう。電源の電圧が上がり、電圧計が出力を追います。
- 電圧計と電位のグラフをオレンジ色の予想とくらべよう。
分圧回路
直列の抵抗には同じ電流が流れるので、それぞれの電圧は V = I·R です。電源の電圧は抵抗の比で分かれます。下の抵抗から出力を取り出すと分圧回路になり、V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂) という、電源より小さい決まった割合の電圧が得られます。式を変形した R₂ = R₁·V_out ÷ (V − V_out) で回路を設計できます。列にセンサーを入れると、出力がまわりの変化に合わせて変わります。光で抵抗が変わる LDR は明るい光で約 1 kΩ まで下がるので、固定抵抗の下に置くと光が強くなるほど出力が下がります。サーミスタの抵抗は温度で変わります。列にそって、電位は通った抵抗に比例してまっすぐ下がるので、どの点の電圧も、電源の電圧 × その点より下の抵抗の割合です。理想的な電圧計は電流を取らないので、分かれ方を変えずに測れます。
学習に絞ったモデル
抵抗は一定で、各センサーはテストのときの一定の抵抗として扱います。導線は理想的で、電圧計は電流を取りません。電源は 2 s かけて 0 から一定の速さで上がり、1 s そのままで、電流はすぐに一定になります。抵抗は kΩ なので、電流 V ÷ R は mA で表されます。電子の点は電流に合わせた速さで動き、実際の移動速度ではありません。2%以内の答えは正解です。