問題
次に示す,A,B,C,Dの四種類の電線がある。いずれの電線もその長さは1kmである。この四つの電線の直流抵抗値をそれぞれR_A[Ω],R_B[Ω],R_C[Ω],R_D[Ω]とする。R_A〜R_Dの大きさを比較したとき,その大きさの大きい順として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし,\rhoは各導体の抵抗率とし,また,各電線は等断面,等質であるとする。
A:断面積が9 \times 10^{-5} m^2の鉄(\rho =8.90 \times 10^{-8} \Omega ・m)でできた電線
B:断面積が5 \times 10^{-5} m^2のアルミニウ(\rho =2.50 \times 10^{-8} \Omega ・m)でできた電線
C:断面積が1 \times 10^{-5} m^2の銀(\rho =1.47 \times 10^{-8} \Omega ・m)でできた電線
D:断面積が2 \times 10^{-5} m^2の銅(\rho =1.55 \times 10^{-8} \Omega ・m)でできた電線
(1)R_A > R_C > R_D > R_B
(2)R_A > R_D > R_C > R_B
(3)R_B > R_D > R_C > R_A
(4)R_C > R_A > R_D > R_B
(5)R_D > R_C > R_A > R_B
解説
導体の電気抵抗R[Ω]は,その導体の長さをl[m],断面積をA[m2],抵抗率を\rho[Ω・m]とすると,
R=\rho \dfrac{l}{A}
と表されます。
問題の四種類の電線は長さが同じで,断面積と抵抗率のみ異なるため,各電線の\dfrac{\rho}{A}の値を求め,それぞれを比較することで答えが得られます。その値は以下のとおりとなります。
A:\dfrac{8.90 \times 10^{-8}}{9 \times 10^{-5}} \fallingdotseq 0.9889 \times 10^{-3}
B:\dfrac{2.50 \times 10^{-8}}{5 \times 10^{-5}} = 0.5 \times 10^{-3}
C:\dfrac{1.47 \times 10^{-8}}{1 \times 10^{-5}} = 1.47 \times 10^{-3}
D:\dfrac{1.55 \times 10^{-8}}{2 \times 10^{-5}} = 0.775 \times 10^{-3}
上記より,抵抗値の大きさの比較は以下のとおりとなります。
R_C > R_A > R_D > R_B
解答
(4)