与えられた回路において、各抵抗の値 $R_1, R_2, R_3, R_4$と電源の電圧 $E_1, E_2, E_3$ が与えられています。この回路に流れる電流 $I$ を求める問題です。

応用数学回路キルヒホッフの法則連立方程式物理
2025/5/21

1. 問題の内容

与えられた回路において、各抵抗の値 R1,R2,R3,R4R_1, R_2, R_3, R_4と電源の電圧 E1,E2,E3E_1, E_2, E_3 が与えられています。この回路に流れる電流 II を求める問題です。

2. 解き方の手順

この回路は一つの閉じたループを持つため、キルヒホッフの電圧則(第二法則)を適用します。回路を一周する電圧の合計はゼロになるという法則です。
回路を電流 II の方向に一周すると、以下の式が得られます。
E1R1IR2I+E2R3IE3R4I=0-E_1 - R_1I - R_2I + E_2 - R_3I - E_3 - R_4I = 0
この式を II について解きます。
まず、式を整理します。
(R1+R2+R3+R4)I=E1E2+E3-(R_1 + R_2 + R_3 + R_4)I = E_1 - E_2 + E_3
I=E2E1E3R1+R2+R3+R4I = \frac{E_2 - E_1 - E_3}{R_1 + R_2 + R_3 + R_4}
与えられた値を代入します。
R1=100[Ω]R_1 = 100 [\Omega]
R2=400[Ω]R_2 = 400 [\Omega]
R3=200[Ω]R_3 = 200 [\Omega]
R4=300[Ω]R_4 = 300 [\Omega]
E1=10[V]E_1 = 10 [V]
E2=100[V]E_2 = 100 [V]
E3=50[V]E_3 = 50 [V]
I=1001050100+400+200+300=401000=0.04[A]I = \frac{100 - 10 - 50}{100 + 400 + 200 + 300} = \frac{40}{1000} = 0.04 [A]

3. 最終的な答え

電流 II0.04A0.04 A です。
I=0.04[A]I = 0.04 [A]

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