電熱線の発熱と電力シミュレーター

2年 電流とその利用／実験5・電力・熱量・電力量

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  • 電気のもつエネルギーを 電気エネルギー という。電気製品は、電気のはたらきで物を動かしたり、光・音・熱を発生させたりしている（教科書260ページ）。
  • 実験5：同じ 6 V を加えたとき、流れる電流は 2 Ω → 3.0 A、4 Ω → 1.5 A、6 Ω → 1.0 A。抵抗が小さい電熱線ほど大きい電流が流れる。
  • 同じ電熱線では、電流を流した時間 が長いほど、水の上昇温度は大きくなった（264ページ 図1）。
  • 1秒間あたりに使われる電気エネルギーの大きさを表す値を 電力（消費電力） といい、単位は ワット（記号 W）。電力［W］＝電圧［V］×電流［A］
  • 6 V のときの電力は 18 W・9.0 W・6.0 W。電力が大きいほど、5分後の上昇温度も大きい（264ページ 図2）＝水の上昇温度は 時間と電力の両方に比例 する。
  • 電流を流すときに発生する熱の量を 熱量 といい、単位は ジュール（記号 J）。水 1 g の温度を 1 ℃上げるのに必要な熱量は約 4.2 J。
  • 熱量［J］＝電力［W］×時間［s］　時間は「秒」になおして計算する（5分＝300秒）。
  • 一定時間に消費される電気エネルギーの総量を 電力量 という。電力量［J］＝電力［W］×時間［s］＝熱量と同じ式・同じ単位。実用的には ワット時（Wh）・キロワット時（kWh）。1 Wh ＝ 3600 J。
  • 実験では、電熱線が消費した電力量より、水が得た熱量のほうが小さかった（265ページ 検討・改善）。この差を小さくするには、どんなくふうができるだろうか。
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