ベストアンサー ジュール熱について 2005/04/13 10:47 実験である電球を測定すると次の結果が出たのですが結果に何か問題があるそうなのですがいまいち分かりませんどなたか分かるかたいたら教えてください。 電球から出た結果 R0=16Ω Q=100W V=100V みんなの回答 (6) 専門家の回答 質問者が選んだベストアンサー ベストアンサー invisibleman ベストアンサー率41% (7/17) 2005/04/13 11:37 回答No.1 実験の目的、設備の設定状況がわからないので、高校物理(現在の教育のレベルは解りませんので、20年ほど前の高校物理です。もしかすると中学物理だったかもしれません。)で考えます。 「課題・レポート等のテーマについて、回答のみを求める質問、それに対する回答は、マナー違反との連絡があったので、ヒントのみ書きます。」 I:電流、E:電圧、R:抵抗とした時、オームの法則。(式は自分で調べてください。) W:電力量の定義(同じく式は調べてください。) 2式から、未知数である電流のない等式を導いて、その式に電球から出た結果を当てはめれば、おかしいと言うことになると思います。 電球から出た結果は、どのように求めたのでしょうか? 測定したとすれば、測定器の単位、使用方法、更正など見直してみてはどうでしょうか。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 その他の回答 (5) Teleskope ベストアンサー率61% (302/489) 2005/04/15 21:26 回答No.6 Roは間違って40W電球を測ったのでは? 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 Teleskope ベストアンサー率61% (302/489) 2005/04/14 13:37 回答No.5 タングステンの電気抵抗は温度によって大きく変化します。これは君も分かってることだと思います。(実験目的がたぶんそれだと思うので。) http://geosci.uchicago.edu/~archer/PS134/LabManual/resistivity.gif しかし、黒体の色温度的に、確かにいまいち合ってなさそうなんです。 http://www.glhome.co.jp/bestyle/plan/plan_g/11_g/colortemp.jpg http://national.jp/product/conveni/lamp/dimable_spiral/img/p1_img10.gif 「測定に何か問題があるかも?」との指摘に私も同意です。ロウソクのような赤暗い光りぐあいでしたか?この辺からどっちが問題か推定しましょう。 (学生さんですよね、ご質問は「ほとんど丸投げ」に近いので 回答を躊躇したのですが、、次からはもう少し詳しく書きましょう。) 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 Massy57 ベストアンサー率39% (242/615) 2005/04/14 09:51 回答No.4 皆さんがご回答されているように、オームの法則 と電力の計算式から言うと、電球の抵抗値はもっと 大きくなければいけませんね。 電圧、電流の測定は、それほど誤差が生じないので 抵抗値の測定法に問題があったと思います。 どのようにして測定されたのでしょうか。 即思いつくのは、抵抗値は100Vを通電していない (常温)で測定された。通電すると、フィラメントが 加熱され高温(色から見て1000度以上か)になるため 16オームより実際は大きくなったのではないでしょうか。 すみませんが電力をどのようにして測定されたのか がわからず、単純に電圧、電流を測定されたと仮定しました。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 Ta595 ベストアンサー率57% (525/911) 2005/04/13 16:05 回答No.3 こんにちは。ちょっと情報が少ないですが,分かる範囲でお答えします。 Qが「電球の」消費電力,R0が「電球の」抵抗値,Vが「電球にかかる」電圧を示すとするならば,QとR0とVの間にはある関係式(みなさんがヒントにとどめたので,私もそうしますね^^)が成り立つはずですが,この結果ではこの式が成り立たないですね。問題がある,というのはそのことだろうと思うのですが。 私が初めに「」でくくった部分が正確かどうか,そのあたりがヒントになるかもしれませんが,実際に回路のどの部分の何を測定し何を計算したのかが,質問からは読み取れませんので,これ以上の回答は難しいです。 以下,回答というよりアドバイスですが,実験する時には,まず結果を予測しておくと,結果が出たときに正しいかどうか判断しやすくなりますよ。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 moto21 ベストアンサー率27% (43/159) 2005/04/13 12:39 回答No.2 Q=100W(普通Pでは?) V=100V から抵抗を求めてみては? それとR0と比較してみては その時の測定条件?すべてのものは温度で一定 ではないあたりがヒントになるのでは? 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学物理学 関連するQ&A ジュール熱 100Vで60Wの電気ハンンダごての電気抵抗は何Ωか。また、このヒーターは毎分何Jの熱を発生するか。 この問題が教科書や辞書を利用しましたが結局1時間たっても2時間たってもわかりませんでした。 答えは167Ωと3600Jになるらしいです。 この問題の回答を説明と式を加えながら教えて下さい。よろしくお願いします。 電球の抵抗について 電球(100V・40W)の抵抗についてなんですが、理論値は250Ωになったのですが、実際にブリッジ法で測ったら20Ωになりました。理論値をだすときに電流・電圧の関係が違うのにP=VI、R=V/Iを用いたため理論値がおかしくなったと思うんですが、なぜ理論値と測定値が違うかできるくわしく教えて下さい。 ジュール熱と電力 次の二つの問題がわかりません。 (1)100V用、1kWのヒーター2本を(a)直列および(b)並列に接続して、100Vの電源につないだ、それぞれの場合の消費電力はいくらか。ただし ヒーターの抵抗は代わらないものとする。 (2)500Wの電熱器で湯を沸かす。1リットルの水が沸騰し始めるのに何分かかるか。ただし、初めの水の温度は10℃である。また発生するジュール熱の80パーセントが有効に使われるものとする。 この二つの問題なのですが、まったくわかりません。 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた? OKWAVE コラム 電力とジュール熱についてお願いいたします。 ニクロム線に電流を流すと、熱が発生する性質を使ったものです。 ニクロム線を200mlの水が入った容器の中にいれ、 3A 2.8Vの電流を5分間流し1分ごとに温度を測るという実験です。 最初の水温 22.0℃ 1分後 22.6℃ 2分後 23.2℃ 3分後 23.7℃ 4分後 24.5℃ 5分後 24.7℃ という結果になりました。 この結果について、 1.時間と水温の上昇の関係のグラフはほぼ比例になりますよね? 2.水に入った熱エネルギーの求め方とは? 比熱は、1cal/gK 3.1calのエネルギーは4.19Jに相当するので、Q(熱)は何Jか? 4.横軸に電力縦軸にQ(J)をとってグラフにするとどうなるのでしょうか? 5.4のグラフに縦軸に電力(W)×300sの値を書き込む。 6.熱エネルギーと電気エネルギーについて考さつです 電力:p=VI W=V・A =J/S 電力量:W=Pt(J) よろしくお願いいたします。 ジュール熱の問題 とある電気関係の資格試験を受けてきたのですが、次のような問題がありました。 「● 電線の接触不良により接点の接触抵抗が1〔Ω〕上昇した。この電線に2Aの電流が1分間流れた場合に発生するジュール熱〔J〕を求めよ。」 私は、次のように計算しました。➡ P=I^2R=2×2×1=4W 電力量=Pt=4×60=240W・s=240J この240Jで合っておりますでしょうか? 直列つなぎ 並列つなぎ 電池と豆電球の直列、並列、理解しているか自信ないので教えてください。 回路0 (これを基準として、それ以降の回路と比較) 電池1個、豆電球1個の回路があり、次のとおりとします。 ・電圧1V ・電流1A (だから豆電球の電気抵抗1Ω、電力1W) ・電池は豆電球をつけてから、常に一定の電圧で一定の電流を流し続け、一定時間後、電池切れになり、突然0Vになるとする。その他、難しいことは考えない。 回路1(電池1個に2個の豆電球を直列につなげる) ・電圧1V ・回路の抵抗2Ω だから、 ・電流0.5A ・消費電力0.5W Q1 上記計算であってます? Q2 電池の持ち時間は倍になる? Q3 豆電球の明るさ全部は半分になり、それを2個の豆電球で分け合うため、豆電球1個の明るさは4分の1なるということ? 回路2(電池1個に2個の豆電球を並列でつなげる) ・電圧1V ・抵抗1Ω ・合流している回路の電流2A ・消費電力2W Q4 上記計算であってます? Q5 電池の持ち時間は2分の1になる? Q6 豆電球の明るさ全部は2倍になり、それを2個の豆電球で分け合うため、豆電球1個の明るさは1倍なるということ? 回路3(電池2個を並列にして、1個の豆電球をつなげる) ・電圧1V ・抵抗1Ω ・豆電球に流れる電流1A ・消費電力1W Q7 上記計算であってます? Q8 電池の持ち時間は1Wの負担を2個で分けるから2倍になる? Q9 豆電球の明るさは同じということ? 回路4(電池2個を直列にして、1個の豆電球をつなげる) ・電圧2V ・抵抗1Ω ・豆電球に流れる電流2A ・消費電力4W Q10 上記計算であってます? Q11 電池の持ち時間は4wの負担を2個で分けあうから半分になる? Q12 豆電球の明るさは4倍ということ? 回路5 (電池1個だけ) ・電圧1V ・空気の電気抵抗∞Ω Q13 理論上は、電流0A、電力0W、電池の持ち時間は∞、でいい? Q14 同じ電池の回路なら、電気抵抗の大きい抵抗が入っている方が、電流の流れを抑えられるため、長持ちするということ?抵抗が大きいと、損失が大きくて早く電池が消耗するイメージがあったので。 回路6 (電池1個の両局を、銅線でショートさせる) ・電圧1V ・銅線の電気抵抗0Ω(超電導) Q15 流れる電流は∞A、電池の持ち時間は0、でいい? 電力とジュール熱の関係式において mct=Qより t= [(R+r)^2/R ] mcT/V^2 [second] という式が導かれました。 そしてこの式を使ったもう一問のほうに躓いてます。 得られた式においてVが一定だった場合、すい御中の温度をもっとも短時間で上昇させるためには抵抗線のRはどんな値でなくてはならないか? という問題です。 V一定だから mcT/V^2の部分が定数だと考えてしまい肝心なのが [(R+r)^2/R ] を考えることでそしてRが分母についていることからこれが小さい値になればなるほど効率がよろしいということまでは理解できるのですが解説を見てわからなくなりました。 なのでこの [(R+r)^2/R ]を考えるときにZとおいて Z= (R+r)^2/R = (√R + r/√R)^2 = (√R-r/√R)^2 -4r と考えられる。 と書いてありました。 なぜいきなり (√R + r/√R)^2に書き換えられて (√R-r/√R)^2 -4rにまたまたいきなり書き換えられるのでしょうか。 確かに展開すれば R^2+2Rr+r^2 /R と同じ答えになりますがどんなテクニックを使ってこうして変換しているのでしょうか。 考え方と計算方法ご指導お願い申し上げます。 聞いていることが数学の範囲なのは百も承知ですが物理の範囲でしたので物理カテゴリで質問いたしました。 ご迷惑おかけしますがご教授お願い申し上げます。 直流ブリッジ回路について 写真のように結線する。R1とR2は1000Ωと1000Ωとする。R4は可変抵抗であり、10Ω~100kΩの範囲で測定する。R3は6ダイヤル型可変抵抗で求め設定する。電源電圧は5V。 また、R1とR2を1000:100、100:1000、100:100に設定しR3を、求める。 この実験において、測定可能なたい抵抗の範囲や誤差率はどのくらいでしょうか? 回答よろしくお願いいたします 物理実験でのミス 物理実験の授業で、トランス(変圧器)の一次側にスイッチのついたコンセントをつなぎ、二次側の方にR1、R2の二つの抵抗を直列つなぎにしたものをつなぎ合わせ、コンセントを差し込みました。そして12V、20V、22V、24V、と電圧をかけてR1、R2それぞれの両端にテスタを使ってその時の抵抗にかかる電圧を測定するという実験だったのですが、R1にかかる電圧、R2にかかる電圧を測定するつもりが、間違って抵抗を測定してしまったのです。授業が終わってから気づいたもので、後は得られたデータからレポートを書いて提出しないといけません。R1の抵抗は1200ΩでR2の抵抗は10000Ωでした。どうにか計算で求められたりはしませんか?授業でとっているだけで物理の知識はほぼゼロです。もしかしたら質問で意味わかんないかもしれませんが、どなたかお願いします。 直列共振回路の実験 直列共振回路の実験で、測定結果からR=0Ωの時、実効抵抗R0を算出せよという問題で、I0=E/R0の式を使うと思うのですが、I0には電流の最大値(実験値40mAちょうど)、Eには出力電源120mV(一定)を代入すればいいのですよね?これを計算するとR0=3Ωとなりますが、誤差が大きすぎませんか? 電流・電圧の測定実験 実験で次のような課題が出ました。「測定レンジ3V、内部抵抗5kΩの電圧計で、20Vを測定するには、倍率器の抵抗値は何Ωにすればよいか求めよ」 誰かわかる人がいたら教えてくださいお願いします。 テスターでのA測定について テスターでのA測定について 現在!小規模なソーラー発電の実験をしております! 扱っているのはDC12V 10A 程の容量です/ そこで、テスターでW数を出す為のアンペアの測定をしたいのですが A測定にはテスターを直に当てて電流がテスター内に流れ込むのはダメと言う事で 抵抗を掛けようと言う訳ですが/ 実際に何W 何Ω の抵抗を挟めば良いのか解りません テスターは大アンペアを考えてサンワのCD731aを購入しました。 測定レンジは400・4000μA と 40・400mA 間にFUSEDの表記がアリ あと、4・20Aのレンジがあります。 試しに12V 5W の電球を+のバッテリーターミナルとテスターの間に挟みましたが点灯しません 直列が原因なのか? 実際はテスター内に電流が流れ込んでいないのか?です。 ●取り敢えず適切だと思われる抵抗の種類とW数Ω数を教えて頂きたいです。 音声ボリュームの様な可変抵抗があれば便利なのでしょうかね? 日本史の転換点?:赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 分流器、倍率器 内部抵抗5.0×10^-2Ω、測定範囲10mAの電流計がある。 (1)測定範囲1Aの電流計にするには、何Ωの抵抗をどう接続すればよいか。 (2)測定範囲10Vの電圧計に するには、何Ωの抵抗をどう接続すればよいか。 ↑この問題の解き方を教えてくださいm(_ _)m (1) V=RIより (5.0×10^-2)×10=R×990 990R=0.50 R=1/1980(Ω) (2) V=RIより V=(5.0×10^-2)×0.01 V=5.0×10^-4(V) I=V/Rより (5.0×10^-4)/(5.0×10^-2)=9.9995/R R=999.95(Ω) ↑自分でも解いてみたんですが、この解き方であってますか? 答えの値が分数になったり変な値な気がするんですが、間違っていれば指摘お願いしますm(_ _)m 電球の熱 しばらく使っていたクリップ式のランプが突然点灯しなくなりました。良く見ると電球をはめ込む黒い樹脂で出来たソケット部分がぼろぼろに風化していました ソケット部分には75w250vとなっています。またシェードの内側には100v max 60w のシールが貼ってあります。実際に使用していた電球は100v60wです。おそらく電球周辺の発熱が原因でソケットが炭化したのでしょう。かなりヤバイですね。そこで質問です。250vの仕様の器具を100vの環境で使用した場合発熱温度は増すのでしょうか?電気関係は全く判りません。どなたか分かりやすく教えて下さい。ちなみに電球の金具部分は14mmぐらいの小さな電球です。 電圧がかかっているのに外灯がつかない何故? 最近庭の外灯が切れました。自分の勘違いで変圧器の故障と思いこみい変圧器の新品を購入して取り替えたところ2日間だけ点灯してまた切れてしまいました。 原因を調査するために変圧器(1次側:100V)の2次側の電圧を測定した結果10Vでした。ケーブルの断線がないか電球をつけたままケーブルの抵抗を測定した結果抵抗ありで、電球を取り外すと抵抗が”0”になりました。次に外灯本体の電球のソケットに電圧が来ているかテスターで確認したところ10Vありました。電球も新品(12V,23W)を購入し取り替えてみましたがダメでした。 調査結果では電気が流れているのに何故点灯してくれないのかまったくわかりません。原因のわかる方お助け願います。 抵抗の誤差率…? 直流電流計・ダイヤル型加減抵抗器を直列に繋いで直流電源をかけ、0~6Vまで0.5Vづつあげ、その時の電流計の読みを測定する実験を行いました。グラフを書き、その傾きが1/Rとなりソコから実験値からの抵抗値R'を求めました。 その時の抵抗値はR=100Ωでした。出た値をグラフに書き、1/Rを求め、出たR'(=100.8Ω)とR(=100Ω)との誤差が+0.8Ωで、誤差率が0.8%ですよね。 ダイヤル型加減抵抗器の許容誤差が±0.1%でした。100Ωなので誤差は±0.1Ωだと思うんです。電流計の内部抵抗が0.5Ωでした。 抵抗器の誤差が目一杯あったとしても+0.6Ωで、誤差から0.6Ωを引いた残りの0.2Ωが説明つかないんです…。 この0.2Ωは何ですか…?それともこの考え方からして間違ってますかね…? 結構急いでます!早急な回答お待ちしています!! 直列回路の電流の問題です。 中学生です。 問題を解いていてわからなくなってしまったので教えてください。 問題文 「100v-50w」の電球Pと「100v-200w」の電球Qを 直列につなぎ、電源の電圧を100vにして電流を流した。 ただし、電球の抵抗の値は電圧によらず一定であるものとする。 この問題の解き方がわかりません。 よろしくお願いします。 直列回路の電流の問題です。 中学生です。 問題を解いていてわからなくなってしまったので教えてください。 問題文 「100v-50w」の電球Pと「100v-200w」の電球Qを 直列につなぎ、電源の電圧を100vにして電流を流した。 ただし、電球の抵抗の値は電圧によらず一定であるものとする。 この問題の解き方がわかりません。 よろしくお願いします。 電球交換(純正品から他種へ変更) 音楽アンプのメータ用照明電球が切れてしまいました。 交換しようと思って外した電球を、不注意から紛失 してしまいました。金口は、ヒューズを取付ける ような形をしています。 そこで、勝手に「自動車用のルームランプで良い のだな」と思いこんで付けました。電球は光りましたが、 以前より明るいから変だなと思っていました。しばらく して見てみますと、電球の発熱で電球周辺の樹脂部品が 溶けてしまっていることが確認できました。その時点で 誤りを確信し、インターネットで調べたところ、どうも 12V 0.1A のヒューズ型電球が一般的だということが わかりました。ところが、そのような電球は、身近では 入手できません。今後のことを考えて、可能で有れば 改造してしまおうと思います。 LEDの光は、好きではありませんから電球にしたいです。 もともとは12V 0.1A 電球が付いていたという前提で、 12V 10W 自動車用ルームランプの直列上に抵抗を加えれば 同じになると考えて良いのでしょうか? (純正ランプ) 電圧12V × 電流0.1A = 電力1.2W (自動車用ルームランプ) 電圧12V × 電流0.833...A = 電力10W ### 未表記のため電流は自分で計算しました ### ### 間違っていますか? ### ====================== テストしてみた内容 ==================== テストのため、ねじ込み式電球 12V 0.1A を購入 抵抗は、手持ちであったもの ●ねじ込み式電球 12V 0.1A ■自動車用ルームランプ 12V 10W 電球を付けない…11.54V ●…10.9V 0.09A → 0.981W ■…9.4V 0.63A (a) <0.49A> ●と比べて同じくらいの明るさ・熱い -- ■ 5.6V -- 8Ω 3.8V -- (b) <0.45A> ●と比べて少し暗い感じ・熱い -- ■ 4.6V -- 8Ω 3.5V -- 3.3Ω 1.3V -- (c) <0.15A> 光らない -- ■ 0.27V -- 50Ω 8.01V -- 8Ω(大) 1.24V -- 8Ω(小) 1.29V -- ============================================================= (1)目で見て同じくらいの明るさの際も、熱いのはなぜか? ●は手で触れますが、■は手で触れません。 (2)■を付けただけの際、9.4V 0.63A 5.922W となり、刻印されて いるように10Wにならないのはなぜか? (3)純正と同じにするということは、光量ではなくて電力を 同じにすることと考えるのが正しいのか? その場合、■のフィラメントは温度不足で発光しない? (4)電力を同じにする場合 (a)から、■が 2V(2V*0.49A=0.98W) になるように、 5.6V+3.8V=9.4V 9.4V-2V=7.4V 7.4V/0.49A=15.1Ω よって、8Ωの代わりに15.1Ωの抵抗を加えれば同じになる。 # 質問内容を、上手く表現できていないと思います。 # お答え頂くのに、不足がありましたらご質問下さい。 # 今回の件で、オームの法則を再び勉強し直したレベルです。 回転系と慣性系 回転系の問題を解いているうちに、どうしても分からない矛盾に出くわしました。 元々は複雑な問題だったのですが、疑問点以外の要素を捨象したところ、 次のような問題に帰着されるようです。 慣性系に対して角速度ωで回転する系において、回転中心から初速ゼロで半径方向に一直線に遠ざかって行く物体があるとします(このような運動を起こすためには適切な外力を加えなければならないでしょう)。ある時刻において物体が中心からrの距離に到達し、その速度が半径方向外向きにvとなったとき、この瞬間までに外力が物体に対してなした仕事Wを求めることを考えます。 物体の運動エネルギーは0から(mv^2)/2に増加し、これは外力と遠心力とがそれぞれ物体に与えた仕事の和に等しいはずです。遠心力は正の仕事 ∫(0からrまで)mxω^2dx = {m(rω)^2}/2 を与えるので次の式が成り立ちます。 (mv^2)/2 = {m(rω)^2}/2 + W これよりW = m{v^2 - (rω)^2}/2となります。 次に、この議論を慣性系において行ってみます。運動の終点で物体は半径方向外向きにv、接線方向にrωの成分を持つ速度を有しています。したがって運動エネルギーは m{v^2 + (rω)^2}/2となり、これが外力のなした仕事に等しいので、 W = m{v^2 + (rω)^2}/2 となってしまい、先ほどの回転系で得られた結果と一致しません。 一体どこが間違っているのでしょうか。 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? Part2 結婚について考えていない大学生の彼氏について 関東の方に聞きたいです 大阪万博について 駅の清涼飲料水自販機 不倫の慰謝料の請求について 新型コロナウイルスがもたらした功績について教えて 旧姓を使う理由。 回復メディアの保存方法 好きな人を諦める方法 小諸市(長野県)在住でスキーやスノボをする方の用具 カテゴリ 学問・教育 自然科学 理科(小学校・中学校)化学物理学科学生物学地学天文学・宇宙科学環境学・生態学その他(自然科学) カテゴリ一覧を見る OKWAVE コラム 突然のトラブル?プリンター・メール・LINE編 携帯料金を賢く見直す!格安SIMと端末選びのポイントは? 友達って必要?友情って何だろう 大震災時の現実とは?私たちができる備え 「結婚相談所は恥ずかしい」は時代遅れ!負け組の誤解と出会いの掴み方 あなたにピッタリな商品が見つかる! OKWAVE セレクト コスメ化粧品 化粧水・クレンジングなど 健康食品・サプリ コンブチャなど バス用品 入浴剤・アミノ酸シャンプーなど スマホアプリ マッチングアプリなど ヘアケア 白髪染めヘアカラーなど インターネット回線 プロバイダ、光回線など