電流と回路の問題
抵抗値 の電熱線を、内部抵抗の無視できる電圧 の電池につないだ。電熱線に 秒間電流を流したとき、電熱線で発生するジュール熱は何 J か。ただし、導線の抵抗は無視できるものとする。
この問題で使うもの
- 電力とジュール熱(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(30 技能)
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一覧で見る(前提が先)
- 力の種類とはたらき
- 静電気・放電と電子
- 帯電と電気量保存の法則
- クーロンの法則と電場・電気力線
- 電流の正体と電流の向き
- オームの法則と抵抗率
- 抵抗の直列接続・並列接続
- オームの法則と合成抵抗
- オームの法則
- 電力と電力量
- 直列回路の電流・電圧・抵抗
- 並列回路の電流・電圧・抵抗
- 電熱線の発熱量と水の温度上昇
- 小数の四則計算
- 分数のたし算・ひき算
- 分数のかけ算・わり算
- 小数と分数のまじった計算
- 逆算(□ を求める)
- 正負の数の加法・減法
- 四則の混じった計算の順序
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合
- 分配法則を使った計算のくふう
- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 1 次方程式の解き方
- 熱量と比熱・熱容量
- 実験器具の使い方と安全
- 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
- 熱運動と絶対温度
- 電力・電力量とジュール熱
- 電力とジュール熱
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「電力とジュール熱」を使います。まず電熱線で消費される電力 を求め、次に時間をかけてジュール熱を求めましょう。
ヒント 2
抵抗値 と電圧 がわかっているときは が便利です。ジュール熱は で求められます。
ヒント 3
です。これに時間 をかけましょう。
答えと解説
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解説を読む
技能「電力とジュール熱」を使います。
1. 電力を求める
電熱線の両端には電池の電圧 がそのままかかります(電池の内部抵抗と導線の抵抗は無視できるため)。抵抗値 と電圧 がわかっているので、電力の式 を使います。
(確認:オームの法則より電流は なので、 と同じ値になります。)
2. ジュール熱を求める
なので、電熱線は 1 秒あたり の熱を発生します。電流を流した時間は なので、発生するジュール熱 は より
したがって、答えは J です。
別解
電熱線にかかる電圧は 、抵抗は である。導線の抵抗と電池の内部抵抗は無視するので、電流は となる。ジュール熱は である。別の式 で検算しても一致する。よって である。