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電流と回路の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校物理 電流と回路

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

この問題を解けるようになるまで(30 技能)

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。

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