Transcript 電流による発熱

電熱線による
発熱(エネル
ギーの放出）
オームの法則より，電圧（V)，電流（A)，及び抵抗
（Ω）の間に，E=IRが成り立つ。
電圧を一定にした場合，抵抗が小さいほど，流れる
電流は大きくなる。逆に，抵抗が大きいほど，流れる
電流は小さくなる。
同じ材質でできた導線の場合，太さが同じであるな
らば，長さに比例して抵抗は大きくなる。また，長さ
が同じであるならば，太さが太いほど抵抗は小さくな
り，細いほど抵抗は大きくなる。ここでオームの法則
を用いると，前者の場合は電流が小さくなり，後者の
場合は電流が大きくなる。
電流による発熱の効率(仕事率）を，電力
（W)と呼び，電圧（V)と電流（A)の積で求め
ることができる。
電力P(W)=電圧（V)×電流（A)
1sで１Jの仕事をする場合を，１Wとする。
すなわち，１Wは，１J/sのことである。
1200wの電気器具に10秒間，電流を流した
場合に器具が行う仕事量（J)は，
１２００ｗ＝１２００J/sであるため，
１２００J/s×１０ｓ＝１２０００J（＝１２０００ｗｓ）
同じ材質でできた太さの異なる2種類の電
熱線に同じ電圧をかけた場合，太い電熱
線の方が抵抗が小さく，大きな電流が流れ
る。したがって，同じ時間だけ電流を流した
ときの発熱量W（J)は，太い方が大きくなる。
細い電熱線
太い電熱線
物体を，ある大きさの力F（N)で，その力の向きに
S（ｍ）移動させたとき，仕事W（J)を行ったという。
仕事（J)＝力の大きさF（N)
×力の向きに移動した距離S（ｍ）
たとえば，１Nの力で，その向きに１ｍ移動させたときの
仕事は，１N・m＝１Jとなる。
仕事をされた物体は，仕事をされた分だけエネルギーを
持つことになる。そして，その物体は，蓄えたエネルギーを
使って仕事を行うことができるようになる。すなわち，
仕事とエネルギーは同じ単位（J)で表現することができる。
エネルギーとは，「仕事をする能力」のことである。
地球上では，質量１００ｇの物体に1Nの重力
が働く。これは，ニュートンの第二法則であ
るF（N)＝ｍ（ｋｇ）×a(m/s2）から導かれる。
地球上の重力加速度は9.8m/s2であるため，
1kgの物体に働く重力は，９．８Nとなり，中
学校ではこれを，およそ１０Nと考えさせる。
質量１ｋｇの物体に働く重力がおよそ１０Nと
なるため，0.1kg（１００ｇ）の物体に働く重力
はおよそ１Nとなる。
重力に逆らって物体を持ちあげる場合
おもさmg（N)の物体を， mg（N)の力でｈ（m）引き上げたとき，
その物体は，mgh（J)の仕事をされたことになる。このとき，物体が
受けた仕事は，位置エネルギーとして蓄えられる。
蓄えられたエネルギーは消滅する
ことはない。(エネルギー保存則)
この物体の支えを外し，落下させると，
地面に落ちる寸前に位置エネルギーはほぼ０
になり，運動エネルギー(1/2ｍｖ2）に変換される。
この物体は，最終的には地面上で静止するが，
その際にエネルギーが消滅するの
ではなく，熱や音などのエネルギーに
変換され，周囲に分散される。
ｈ（ｍ）
mg（N）
mg（N）
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