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抵抗と電流と電圧と電力にこんがらがってしまいました。
理科の問題集を解いていて、こんがらがってしまいました。 「電熱線は、抵抗の値が大きくなるほど熱くなる」 授業で先生がそのようなことを言っていたのですが、それを前提とすると？？？となります。 電熱線がより熱いというのは、より電力が大きいということですよね。 しかも、抵抗も大きい、ということなのでしょうか？ しかし、抵抗が大きいということは、その分電流が小さくなるので、 電流×電圧で表される電力は小さくなってしまう気がします。 冬休みに入ってしまい、学校の先生に会えないまま、 新学期にはすぐに実力テストもあるので、困っています。 説明がへたくそで伝わりにくいかもしれませんが、 分かったら教えていただけたら幸いです。よろしくお願いします。
- traveler01
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- 科学
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質問者が選んだベストアンサー
えっとですね、 前提条件が不明なので、先生の間違いも有るかもしれないですが、説明してみます。 消費電力と熱量が比例関係なのは御存じの様なので、消費電力について お話しします。 消費電力の式は色々有りますがここではＩ×Ｉ×Ｒで説明します。 Ｉ＝電流 Ｒ＝抵抗 恐らく先生の前提条件と、質問者さんの前提条件の違いで混乱したんだと思います。 先生の説明では定電流回路での説明です。 質問者さんの解釈では定電圧回路での解釈です。 定電流回路においては電流が一緒なので、抵抗値が高い方が使用電力が大きいと言えます。 Ｉ×Ｉ×Ｒの部分のＩが一定でＲだけが大きくなるのですから。 逆に定電圧回路においてはオームの法則により、抵抗値が上がればそれに反比例して電流値が減少し、結果電力量も減少します。 Ｉ×Ｉ×Ｒの部分のＲは増えるがそれに反比例してＩの部分が減少するので最初の抵抗値から増加した抵抗値に反比例して電力量が低くなります。 だから抵抗が１０倍になれば使用電力は１０分の１になります。 先生の説明が正しければ、この様な前提条件の違いです。 実際本当の所は先生に確認するしかないですけどね。
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- soramist
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>「電熱線は、抵抗の値が大きくなるほど熱くなる」 「電流が同じなら・・・」という条件が抜けていますね。 「電圧が同じなら・・・」質問者さんの考えが正しいです。 >しかし、抵抗が大きいということは、その分電流が小さくなるので、 電流×電圧で表される電力は小さくなってしまう気がします。 オームの法則をしっかり理解していらっしゃるようです。 安心してテストに臨んでください。
お礼
電流と電圧のどちらを一定にするか、 と言う根本的なところが違ったのですね。 ありがとうございました。
- debukuro
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例えば １００ボルトの電源に１オームと１００オームの抵抗を直列につなぎます ここに流れる電流は I=100/101→約０．９９アンペアです １オームの抵抗の両端の電圧は E=0.99*1→約０．９９ボルト １００オームの抵抗の両端の電圧は E=0.99*100→約９９ボルト ０．０１ボルトの誤差は端数を切り捨てたため 次に二つの抵抗を並列に繋ぎます １００オームの抵抗の電流I=100/100→１アンペア １オームの抵抗の電流I=100/1→１００アンペア これでそれぞれの抵抗が消費する電力を計算してみてください あなたは並列に繋いだときと直列に繋いだときを同じ考えで計算していますね
お礼
具体的によく分かりました。 よく覚えていませんが、確かに先生は直列での話をしていた気がします。 ありがとうございます。
２００Wの電熱器は、１００Wの電熱器の抵抗が２Rの ニクロム線でできています。 これを、コンセントに差し込みます。 この場合は、定電圧回路になります。 定電圧回路では、抵抗が２Rになると電流は１/２になり 熱量は二倍になりません。 結局、一般家庭のコンセントは、定電圧回路と同時に 定電流回路であるようです。
お礼
やはり、定電流と定電圧が違ったんですね。 定電流で定電圧のコンセントの仕組みがよく分かりませんが、 調べてみたいと思います。 ありがとうございました
たしかに、その先生の説明では不十分で、混乱します。 電熱線のかわりに、電熱器をかんがえたらよいと思います。 １００Wの電熱器は５０Wの電熱器の2倍の抵抗値のニクロム線で 作ってあります。
お礼
ありがとうございます。
- ORUKA1951
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≫電熱線は、抵抗の値が大きくなるほど熱くなる 基本的には逆です。 ・同じ電圧をかけた場合は、電流は抵抗に反比例して小さくなりますから、発熱量は小さくなります。 ただし、 同じ電流を流した場合は、抵抗の大きいほうが両端の電圧が高くなるので発熱量は大きくなりのます。 これは、先生でもよく間違う、生徒ならもっとよく間違う部分です。確かにニクロム線など抵抗の大きなものでヒーターを作るのでね。でも、代わりに銅線をつないだら、ヒューズが切れなかったとしたら大変なことになるでしょう。 君が計算したように、「同じ電圧なら、抵抗が小さいほうが発熱量が大きくなる」が正しいです。 【問題】 ２本のニクロム線を使って100Vで使うヒーターを作ります。両方使っても良いし、一方だけ使っても良いです。 つなぎ方によって、200W,400W,800Wの切り替えができます。それぞれどのようにつなぐと良いでしょう。そしてそのときの回路両端の抵抗は何オームでしょう。
お礼
ありがとうございます。 質問した部分は良くわかりましたが、問題がいまいち分かりませんでした。 ニクロム線の抵抗が分からなくても問題が解けるのでしょうか？ じっくり考えたいと思います。
「電熱線は、抵抗の値が大きくなるほど熱くなる」と先生が言ったのは 抵抗の少ない銅線より 抵抗の大きいニクロム線のほうが熱を出す という 意味で言ったのだと思いますよ。
お礼
ありがとうございます。
お礼
単純に、前提が違っていたみたいです。 ありがとうございました。