与えられた回路において、キルヒホッフの法則を用いて各電流 $I_1$, $I_2$, $I_3$ を求める。回路には6Vと3Vの電源、4Ωと1Ωの抵抗が含まれている。また、問題文中に以下の式が与えられている。 $I_1 + I_2 = I_3$ $6V - 4\Omega \times I_1 - 1\Omega \times I_3 = 0$ $-3V + 1\Omega \times I_2 + 1\Omega \times I_3 = 0$

応用数学キルヒホッフの法則連立方程式回路解析物理
2025/4/18

1. 問題の内容

与えられた回路において、キルヒホッフの法則を用いて各電流 I1I_1, I2I_2, I3I_3 を求める。回路には6Vと3Vの電源、4Ωと1Ωの抵抗が含まれている。また、問題文中に以下の式が与えられている。
I1+I2=I3I_1 + I_2 = I_3
6V4Ω×I11Ω×I3=06V - 4\Omega \times I_1 - 1\Omega \times I_3 = 0
3V+1Ω×I2+1Ω×I3=0-3V + 1\Omega \times I_2 + 1\Omega \times I_3 = 0

2. 解き方の手順

キルヒホッフの法則(電流則と電圧則)を利用して連立方程式を立て、それを解くことで各電流を求めます。
与えられた式を整理すると、以下の連立方程式が得られます。
I1+I2=I3I_1 + I_2 = I_3 ...(1)
4I1+I3=64I_1 + I_3 = 6 ...(2)
I2+I3=3I_2 + I_3 = 3 ...(3)
(1)式を(2)式と(3)式に代入すると、
4I1+(I1+I2)=64I_1 + (I_1 + I_2) = 6
5I1+I2=65I_1 + I_2 = 6 ...(4)
I2+(I1+I2)=3I_2 + (I_1 + I_2) = 3
I1+2I2=3I_1 + 2I_2 = 3 ...(5)
(4)式から I2=65I1I_2 = 6 - 5I_1 ...(6)
(6)式を(5)式に代入すると、
I1+2(65I1)=3I_1 + 2(6 - 5I_1) = 3
I1+1210I1=3I_1 + 12 - 10I_1 = 3
9I1=9-9I_1 = -9
I1=1I_1 = 1
I1=1I_1 = 1 を (6) 式に代入すると、I2=65(1)=1I_2 = 6 - 5(1) = 1
(1)式より I3=I1+I2=1+1=2I_3 = I_1 + I_2 = 1 + 1 = 2

3. 最終的な答え

I1=1AI_1 = 1A
I2=1AI_2 = 1A
I3=2AI_3 = 2A

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