電気回路の問題の質問

工業高校の一年生です、電気回路の問題でどうしても理解できないものが2つあるので解説おねがいします。問題文は原文ママです、回路図も問題の物をそっくりそのまま再現しています。

左の回路の問題
　このように電源が接続されているとき、次の質問に答えなさい。
　（1）各端子の電位、V1、V2、V3、V4〔V〕を求めなさい。
　答え①4.5V ②3V ③1.5V ④-1.5V

理解できない点：なぜ④の答えがマイナスになるのか

右の回路の問題
　この図において、I1、I2、I5、I0〔A〕および回路全体の合成抵抗R0〔Ω〕を求めなさい。
　答えI1＝0.45A、I2＝0.6A、I5＝0A、I0＝1.05A、R0＝51.4Ω

理解できない点：教科書に載っていた公式どおりにいくら計算をしてもR0の値が51.42857143....(おそらく無理数)になる、なぜこの問題の答えは四捨五入しているのか(問題には四捨五入で答えよなどとは書いてない)。

質問者からの補足コメント

• ③の答えは1.5Vではなく0Vです、すいません。

    補足日時：2022/05/22 07:45

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2022/05/26 10:33

No.5 を補足しとくと、電気工学では抵抗や電池の電圧とかの精度は

頑張っても 0.1%。普通は1パーセントどころか数パーセントの誤差が
有るのが普通なので、計算の精度は2桁でも十分なことが多いのです。
3桁書いとけば特殊な場合を除いてまず不足ということはありません。

電気工学とはそういう世界なので、特に有効桁数の指示など
問題にないことが普通です。

ただ、質問の「答え」は有効数字が不揃いなので
あまりほめられたものではないですね。

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2022/05/23 21:48

下の電池の電圧が1.5 Vで上向きということは

④の電位に対して③の電位が1.5 Ⅴ高いということ。
③はアースと繋がっているので
そこを0Vとしたら他の電位はどうなるか
ということなのでしょう。
#電位はOVとする基準点を決めないと
#差しか解らない。

③が0Vなら④は-1.5 V

51.4・・・は360/7Ωで有理数
循環小数だから宇宙の終わりまで書き続けても
書き終わらないよ(^_^;)
特に有効数字の指定も無いなら
3桁も書いておけば良いでしょ。分数でも問題無し。

No.4 回答者： 半可通 回答日時： 2022/05/23 00:17

電位というのは「ある点」と「ある点」の電位差のことです。

つまり2つの点を指定しないと電位は求まりません。そのような意味では左の図は基準点が示されていないので欠陥問題と言えなくもないです。もっともアースを基準とするとの暗黙の了解もあるのですが。
電位（電圧）においてこの誤解は生じやすいので気を付けてください。電圧の考え方がよくわからないという人は基準点を忘れていることが多いように思います。
④がマイナスになるのは、基準点③に対して④が電源のマイナス極になっていますね。だから -1.5V になるのです。電圧計を当てる場合、③を＋極、④を－極にすることを思い出してください。

右の図の 51.4285･･･Ω ですが物理計算では適当な桁数に丸めます。
電気計算では有効数字は3桁程度が一般的ですね。現場で使っている一般的な計器の精度が 2～3% だし、抵抗器などの部品の精度も5%程度のものが多いので3桁も計算しておけば十分なのです。

No.3 回答者： xs200 回答日時： 2022/05/22 21:59

無理数になるわけがありません。

無理数の意味を調べることです。

360/7 Ωとでもすればいいのでは。有効数字を考えるのなら51 Ω。

No.2 回答者： masterkoto 回答日時： 2022/05/22 09:19

まずは、後者から

有効数字と言うものはご存知ですか
ご存知ないなら、テキストの解説を読むか、ネット検索してみてください


前半の質問
アース部分が電位0ボルトです
電源を+側から-側へ超えるとき
電源電圧の分だけ電位が下がり
4番は
0-1.5=-1.5ボルト
となりますよ

まだ分からないことがあれば
再質問ください

この回答へのお礼

なるほど、アースでしたか、気づきませんでした、ありがとうございます。
有効数字ですが、問題に「有効数字で書け」と言った文言が無く、無理数が答えになるのはおかしいと思ったのですが、答えが無理数になる場合は有効数字で答えるというのが普通なのですか？

お礼日時：2022/05/22 09:46

No.1 回答者： endlessriver 回答日時： 2022/05/22 07:41

・自明。

説明のしようがない。
ちなみに、③0V

・R₀が何か不明だが、計算は四則演算なので、なっても循環小数。
小数表示すると書ききれないから。

この回答へのお礼

指摘ありがとうございます、たしかに3は0Vです、誤植でした

お礼日時：2022/05/22 07:45