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中学・理科1分野「電力と電力量」の学び方

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今回は、「電力と電力量」について学びます。

ジュール熱

学ぶ内容

ここでは、「ジュールの法則」「電流と発熱量の関係」「電圧と発熱量の関係」について、基礎事項を各項目ごとに確認します。

ジュールとは、エネルギーや熱量などの単位であり、ジュール熱とは、電流の働きによって生じる熱のことです。

ジュールの法則

ジュールの法則は、次のような公式で求めることができます。

発生する熱エネルギー(ジュール)=電力(ワット)×時間(秒)

また、電力(ワット)=電圧(ボルト)×電流(アンペア)なので、

発生する熱エネルギー(ジュール)=電圧(ボルト)×電流(アンペア)×時間(秒)

と、書き換えることもできます。

1つ目の公式は、電力の「電圧×電流」を省略した形なので、2つ目の式が完全な公式です。

電流と発熱量の関係

上記の公式からわかるように、発熱量は、電圧と電流の強さと、電気を流す時間の積で求めることができるので、電流が強ければ強いほど発熱量は増加します。

電圧と発熱量の関係

電流と発熱量の関係と同様に、電圧が強ければ強いほど発熱量は増加します。

電力・電力量

学ぶ内容

ここでは、電力と電力量について基礎事項を学びます。

電気回路の抵抗で発生したジュール熱は、抵抗に流れた電流がした仕事の量と考えられ、等しいものとなります。これを、電力量と言います。

抵抗とは、電流を受けて、熱を発したり、光を発したり、運動をしたりする装置のことです。

おさえるべきポイント

上記のように、抵抗に流れた電流がした仕事=ジュール熱となります。

よって、ジュール熱の公式と同様に、電力と電力量の関係は、

電力量(ジュール)=電力(ワット)×時間(秒)

と、1つの式で表すことができます。

また、このとき、電流がした仕事の能率のことを、仕事率(ワット)と言います。

仕事率は、時間あたりの電流がした仕事の量なので、電力量(=ジュール熱)を時間で割ると求めることができます。上の式では、電力(ワット)と同じものになります。

おわりに

ぜひ覚えてくださいね。

(image by amanaimages)

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