【千葉県公立入試】理科・電気回路で点数を落とさない唯一の方法。「V-I-Rマトリクス」で物理を攻略せよ。(中2定期テスト対策も可)

※本記事は、客観的分析のため『だ・である調』で統一しています。

「公式は覚えたのに、応用問題になると手が止まる」
「直列と並列が混ざると、計算ミスが連発する」

千葉県公立高校入試の理科において、多くの受験生がこの電気回路(物理)で苦戦している。

しかし、断言する。

電気が解けないのは、頭が悪いからではない。「情報の整理の仕方」を知らないだけだ。

習志野受験研究所では、過去13年分(2012〜2024年)の千葉県入試問題を徹底分析した。その結果、合格する生徒が無意識に行っている「計算の作法」があることが判明した。

今回は、その最強のツール「V-I-Rマトリクス」を公開する。これは単なるテクニックではない。千葉県入試を科学的に攻略するための「設計図」である。

この『VIRマトリクス』は、入試問題だけでなく、中学2年生の定期テスト(オームの法則)でも絶大な威力を発揮する。 ワークの問題が解けずに悩んでいる中2生にも読んでほしい。


目次

1. 千葉県入試「電気」の正体:13年分のデータ分析

まずは敵を知ることから始める。研究所のデータによると、千葉県の電気分野には明確な「出題のクセ」がある。

① 「水温上昇」の問題が異常に多い

千葉県は、単純な回路計算ではなく、「電熱線で水を温める実験」を好んで出題する。

集めた過去データを分析すると、例えば次の年度で「電力量(電力×時間)と水温上昇」の関係が出題されている。

  • 2022年(令和4年): 電圧と水の上昇温度の関係
  • 2020年(令和2年): 電流を流した時間と水の上昇温度
  • 2017年(平成29年): 並列・直列回路での水温上昇の比較
  • 2012年(平成24年): 電力量と水の上昇温度

実に3〜4年に1回のペースで、このパターンが出現している。ここで問われているのは「複雑な計算」ではなく、「比例関係を見抜く力」だ。

② 「直列 vs 並列」の比較トラップ

「直列につないだ時と、並列につないだ時、どっちが水温が高くなる(明るくなる)?」

この比較問題も鉄板である。

多くの受験生が「直列だと抵抗が増えるから…暗くなる?」と感覚で解こうとして失敗する。感覚は捨てるべきだ。これから紹介するツールを使って、「数字」で判断すれば絶対に間違えない。


2. 最強の整理術「V-I-Rマトリクス」とは?

回路図の中に、直接数字を書き込んでいないだろうか?

それがミスの元凶だ。情報は「表(マトリクス)」にして整理する。

やり方は簡単だ。問題用紙の余白に、次のような3×3の表を書く。

(実際の入試問題の余白に、このように手書きで表を作る)

上から V・I・R(電圧・電流・抵抗)
左から 抵抗A・抵抗B・全体

というマス目を作るイメージだ。この表を書くだけで、頭の中のメモリを使わずに計算できるようになる。

【板書タイトル】

感覚で解くな。情報を整理せよ!

【回路図のメモ】

  • 電源: 6.0V
  • 抵抗(上): $10\Omega$
  • 抵抗(下): $15\Omega$
  • ポイント(赤字): 「並列はV(電圧)が同じ」
抵抗A抵抗B全体
$V$ (v)6.06.06.0
$I$ (A)0.60.41.0
$R$ ($\Omega$)10156.0
$W$ (J/s)3.62.46.0

※表の中の補足メモ:

  • $I$(電流)の計算: オームの法則 $\frac{V}{R} = \frac{6.0}{10}$
  • $W$(電力)の計算: $V \times I$
  • 結論(青字): 水温上昇(電力は水温上昇に比例する)

マトリクスの埋め方:3つの鉄則

(1) 「分かっている数字」から先に埋める
問題文にある「電源は6V」「抵抗Aは10Ω」などの数字を、まず表に入れていく。

(2) タテの列は「オームの法則」
それぞれの列(A・B・全体)で、2つ数字が分かれば残り1つは自動的に決まる。

  • $V = I \times R$
  • $I = V \div R$
  • $R = V \div I$

(3) ヨコの行は「回路のルール」

  • 直列なら: 電流 $I$ が共通。抵抗 $R$ は足し算。
  • 並列なら: 電圧 $V$ が共通。

この2つのルールだけで、まるでパズルのように空欄が埋まっていくはずだ。


3. 実践:千葉県特有の「水温上昇」を秒殺する

このマトリクスは、千葉県頻出の「水温上昇問題」で最強の武器になる。

例えば、「直列回路と並列回路、どちらの水温が高くなるか?」という問題。
まともに熱量(J)を計算する必要はない。

【攻略ロジック】

  1. まず「V-I-Rマトリクス」を書き、分かる数字をすべて埋める。
  2. 表から求めた $V$ と $I$ を掛けて、電力 $W$($= V \times I$)を余白にメモする。
  3. 同じ時間だけ電流を流すなら、$W$(ワット)が大きいほうが水温も高くなる。

これだけだ。

水の上昇温度は、同じ時間だけ電流を流したとき、電力(W)に比例する。
わざわざ「4.2Jが〜」といった面倒な計算をしなくても、電力(W)の数値を比較するだけで、大小関係は即答できるのである。


まとめ:入試会場で「マトリクス」を描け

千葉県の理科、特に物理分野は、知識量ではなく「情報処理能力」が問われる。

試験開始の合図とともに電気の問題を見つけたら、まずは余白に「V-I-Rマトリクス」を書くこと。

  • 感覚で解かない。
  • 情報を表に整理して、機械的に解く。

これが「受験を科学する」ということだ。


「設計図」は渡した。次は「施工」だ。

今回伝えたのは、問題を解くための「設計図」である。

しかし、素晴らしい設計図があっても、実際に家を建てる大工の腕(=計算力・演習量)がなければ、点数という家は建たない。

  • 「V-I-Rマトリクス」を実際の入試問題で使いこなしたい。
  • 自分の志望校の過去問を使って、この解法をトレーニングしたい。

そう思うならば、ぜひ「新・個別指導アシスト習志野校」へ相談してほしい。

習志野受験研究所の所長である私が、君の「施工技術」を徹底的に磨き上げ、合格へと導く。

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