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中学理科:電力・電力量・熱量(基礎)

ポイント

用語だけでなく計算も出てきます。計算については、やさしめの問題演習をくり返して慣れておくことが大事です。


1.電力

・電気器具などが1秒で消費する電気エネルギー

・単位はWで、1kW=1000W

・公式:電流(W)=電圧(V)×電流(A)

1Wは、1Vの電圧で1Aの電流が流れた時の電力

 

2.電力量

・消費された電気エネルギー全体の量

・単位は 

・公式:電力量(J)=電力(W)×時間(s)

 (電力量=電圧×電流×時間)

※時間(s)は

1Jは、1Wの電力で1秒間電流を流した時に発生する熱量


3.熱量

電熱線などから発生する熱の量

・単位はJ

 ※水1g1℃上げるのに約4.2Jの熱量が必要

・水が得た熱量(J)は、4.2×水の質量(g)×上昇した温度()で求められる


4.電力・電力量・熱量の計算

電熱線に10分間電流を流し、水100gの水温が5度上がった場合

(電圧は4.0V、電流は1.0Aとする)

 

①電力を求める

電力=電流×電圧 なので、

・1.0×4.0=4.0

よって、4.0W

 

②電力量を求める

電力量=電力×時間 なので

4.0×600=2400

よって、2400J

 

③水が得た熱量を求める

・(水が得た)熱量=4.2×(水の)質量×上昇した温度 なので

4.2×100×5=2100

よって、2100J

 

※電熱線から発生した熱量(電力量)2400Jに比べ、水が得た熱量は2100Jと小さいのはなぜか。

水をあたためるときに熱の一部(300J)が逃げたから


※計算の②にかんして  

電力量=電熱線から発生した熱量(発熱量) です(電力量も熱量も単位は同じが使われていますね)。理科では、電気エネルギーがすべて熱エネルギーに変わったものと考えるのです。

 

現実ではそんなことはないですが、こまかいことは無視します)たとえばこれが電球であれば、電気エネルギーは光エネルギーと熱エネルギーになりますね(電球は明るいだけでなく熱くもなる))。

 

このへんは深みにはまるとこんがらがってしまうので、まずは用語と計算式、典型的な計算問題をざっくりとおさえておくのがよいです(まずは割り切っておさえておきましょう。知識と理解が定着し、慣れてくると、いろいろな深い内容が見えてきます)。


記号の読み方

W:ワット

・kW:キロワット

:ジュール