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令和6年度・基礎科目 I-3-6

対称な抵抗回路の合成抵抗

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解説

ポイント

回路の対称性から電流が流れない抵抗を見つけ,直列・並列にまとめて合成抵抗を求める問題です。

考え方と解き方

両端の電位が同じ抵抗には電流が流れないので,取り除いて考えられます。

直列は足し算,並列は同じ R が n 本なら R/n です。

  • a に電圧 V,b に 0 をかけたとします
  • 上の点 T は a 側と b 側が同じ形なので,電位は真ん中の V/2。下の点 B,中央の点 C も同じく V/2
  • T-C,C-B の縦の2本は両端が V/2 で電流が流れないので,取り除きます
  • 残る道は a→T→b,a→C→b,a→B→b の3本。どれも 1+1=2Ω の直列
  • 2Ω が3本並列なので 2÷3=2/3Ω。答えは ③ 2/3 Ω

ほかの選択肢

②(1 Ω):上と下の2本の道だけ数え,中央の a→C→b を忘れた値です。

④(1/3 Ω):各道を 1Ω と見て3本並列にした値で,直列の足し算を忘れています。

覚えておくこと

  • 左右対称な回路では,対称の軸の上の点は同じ電位。それらを結ぶ抵抗には電流が流れず,消して考えてよい
  • 直列:R=R1+R2。並列:1/R=1/R1+1/R2(同じ R が n 本なら R/n)
  • 電流は電位の差があるところにだけ流れる

出典:令和6年度 技術士第一次試験 基礎科目 I-3-6(公益社団法人日本技術士会) ジャンル:電気・電磁気