豆電球の中学受験対策｜直列・並列の明るさの解き方を元塾講師が解説

📋 この記事でわかること

• 中学受験の豆電球の問題が小学校の授業とどう違うのか
• 直列・並列の電流と明るさ、電池の持ちを比で求めるルール
• 直列と並列が混ざった回路を解く4つのステップ
• スイッチ・豆電球を外す問題、ショート回路の見抜き方
• 学年別の勉強法と、つまずいたときの相談先の選び方

読み終えるころには、初めて見る回路でも「どこから手をつければよいか」が判断できる状態を目指します。

🔍 この章の内容

そもそも、豆電球の問題は中学受験でどのように出題されるのでしょうか。この章では、問われる内容の全体像と、小学校の授業で学ぶ範囲との違いを整理します。

📌 豆電球の問題とは

中学受験の豆電球の問題とは、乾電池と豆電球を直列・並列に組み合わせた回路で、各豆電球の明るさや電池の持ちを比べる問題のことです。理科の電気分野の中心で、スイッチの切り替え、豆電球を外したときの変化、ショート回路の判定などと組み合わせて出題されます。

電気分野は理科の中でも計算の比重が大きく、理科の頻出4分野と学年別の勉強法の中でも、得意・不得意の差がつきやすい分野です。

⚖️ 小学校の授業と中学受験の差

出典：文部科学省「平成29・30・31年改訂学習指導要領」（2026年10月15日参照）

🔍 この章の内容

豆電球の問題は、いくつかの基本ルールを組み合わせれば、ほとんどの回路に対応できます。この章では、すべての計算の土台となる「1」の置き方と、基本の回路6パターンの電流を一覧にします。

📌 比で解くための3つの約束

1. 電池1個に豆電球1個をつないだときの電流を「1」とする
2. 同じ豆電球なら、流れる電流が大きいほど明るい
3. 電池の持ち（長持ちする時間）は、電池1個から流れ出る電流に反比例する

この「比で考える」発想は、算数の比の単元と同じです。比の扱いに不安がある場合は、学年別の算数の勉強法もあわせて確認しておくと、理科の計算がぐっと楽になります。

📊 基本6回路の電流と電池の持ち

豆電球・乾電池はすべて同じ種類とし、豆電球の抵抗を一定とみなした場合の値です。

📈 図で比べる：明るさと電池の持ちは逆の動きをする

①〜⑤を見比べると、豆電球が明るい回路ほど電池の持ちは短いという関係が一目でわかります。例外に見えるのが⑤で、電池を並列にすると明るさは①と同じまま、持ちだけが2倍になります。入試で「明るさを変えずに長持ちさせるには」と問われたら、⑤を思い出してください。

🔢 電池の持ちは「1個あたりの負担」で考える

電池の持ちを考えるときは、豆電球に流れる電流ではなく、電池1個から流れ出る電流に注目します。

• 電池2個を直列：電流2が2個の電池をそのまま通るので、1個あたりの負担は2。持ちは2分の1
• 電池2個を並列：豆電球の電流1を2個で分担するので、1個あたりの負担は2分の1。持ちは2倍
• 豆電球2個を並列：電池1個から2の電流が出るので、持ちは2分の1
• 電池2個を向きを逆にして直列：互いのはたらきが打ち消し合い、電流は0で豆電球は光らない

🔍 この章の内容

入試で点差がつくのは、基本の回路ではなく、直列と並列が混ざった回路です。この章では、どの回路にも使える手順と、スイッチ・ショートなどの応用パターンを解説します。

📋 例題：豆電球Aに、BとCの並列部分を直列につないだ回路（電池1個）

🔍 回路が変わったら、必ず描き直す

上の例題でBをソケットから外すと、電流はBの道を通れなくなり、回路はAとCの直列になります。

「1個外したら全部暗くなる」と思い込みがちですが、Cのように明るくなる豆電球もあるのが入試で狙われるポイントです。スイッチの問題も同じで、スイッチを入れた・切った後の回路を別に描き直してから計算します。

🔍 この章の内容

入試では、豆電球の考え方を電熱線や発光ダイオードに広げた問題が出題されることがあります。豆電球のルールがどこまで使えるのかを確認しておきましょう。

📌 豆電球の「流れにくさ」を電熱線に置き換える

電熱線の流れにくさは、長さに比例し、断面積（太さ）に反比例します。長さ2倍の電熱線は豆電球2個の直列と、断面積2倍の電熱線は豆電球2個の並列と同じように扱えるため、豆電球の比のルールがそのまま使えます。

電熱線の問題では、流れた電流をもとに水の温度上昇を比べる形式もあります。電流の比を正しく出せれば、あとは発熱の比較に進めます。

🆚 豆電球と発光ダイオードの比較

発光ダイオードは小学校の教科書でも電気を効率よく使う道具として登場し、入試では回路図の向きを見て光るかどうかを判定する問題として問われることがあります。

🔍 この章の内容

ここまで紹介したルールは便利ですが、使い方を誤ると失点や危険につながります。この章では、学習を進めるうえで知っておきたい限界と注意点をまとめます。

🔍 この章の内容

では、豆電球の分野はいつ、どのように学べばよいのでしょうか。この章では、学年ごとに優先したいことと、つまずいたときの相談先の選び方を紹介します。

⚖️ つまずきの種類で相談先を選ぶ

映像授業の選択肢については、スタサプで中学受験対策ができるかを料金と内容の両面から検証しています。回路の描き方そのものでつまずいている場合は、中学受験で家庭教師を選ぶ基準と費用も判断材料になります。

❓ この章の内容

最後に、豆電球の分野について保護者の方や受験生からよく寄せられる質問にお答えします。

❓ 回答

学習指導要領では、小学3年の「電気の通り道」で豆電球と乾電池のつなぎ方を、小学4年の「電流の働き」で乾電池の数やつなぎ方と電流の大きさの関係を学びます。塾で豆電球の計算問題を扱う時期は塾ごとに異なるため、通っている塾のカリキュラムで確認してください。

❓ 回答

同じ種類の豆電球であれば、その豆電球に流れる電流が大きいほど明るくなります。中学受験では、電池1個に豆電球1個をつないだときの電流を1として、ほかの回路の電流を比で比べるのが基本です。

❓ 回答

乾電池2個を並列につなぐと、豆電球に流れる電流は電池1個のときと同じ1のままで、それを2個の電池で半分ずつ分担します。電池1個から流れ出る電流が2分の1になるため、電池1個のときの約2倍長持ちすると考えます。

❓ 回答

豆電球と並列に導線だけの道があると、電流はほとんど導線の側を流れるため、その豆電球は光りません。回路全体がショートすると電池から大きな電流が流れ、導線や電池が熱くなるおそれがあるので、実験でショート回路をつくってはいけません。

❓ 回答

考え方として使うことはできますが、中学受験の問題は電圧や抵抗の単位を使わず、明るさや電流の比で問われることがほとんどです。オームの法則の式に頼るより、電池1個・豆電球1個を1とおく比のルールで解けるようにしておくことをおすすめします。