中2 ジュールの法則について

質問

もうすぐ期末テストなんですけど、いまだに発熱量、熱量、電力、電力量の違いがわかりません（式が違うことは見てわかるんですけど、どの部分を求めているのか分からないです。）
あと、発熱量が直列回路と並列回路に比例、反比例するのかわかりません

出来るだけ中2でも分かる解説をしてほしいです。お願いします。

回答No.3

teppou

今の中学校理科で、どのような教え方をしているか知りませんので、想像力を発揮して回答してみます。
　＞いまだに発熱量、熱量、電力、電力量の違いがわかりません
　発熱量、熱量、電力量は、エネルギーですので、単位は「ジュール」です。エネルギーとして考えれば同じものです。
　熱に関しては「カロリー」を使っているかもしれませんが、１カロリーは約４．２ジュールですので、エネルギーです。
　電力は「仕事率」とも言いますが、エネルギーの変換率で、ワット×秒が「ジュール」なる量です。
　発熱量とは、電力から熱に変換された熱量のことだと思います。
　例えば、水を入れてあるビーカーに抵抗器を入れて電流を流すと、抵抗器が発熱してビーカーの水の温度が上昇しますが、抵抗器から発生する熱の量を「発熱量」と言っているのだと思います。
　この時、電力量と発熱量は等しくなります。（そういうことにしてあると思います。）
　抵抗器が発生する電力量（抵抗器で消費する電力と言うこともあります。）は、
　Ｗ（ワット）×Ｓ（秒）ですね。
　Ｗ（ワット）は、Ｖ（電圧）×Ｉ（電流）ですね。
　W = V × I = (I× R) × I = I^2 × R または、
　W = V × I = V × (V / R) = V^2 / R となりますね。
　言葉でまとめると、抵抗器に電流を流すと電力が発生し、その電力×秒数が電力量となります。
　電力量は発熱量と等しくなります。
　抵抗器を水の中に入れてあると、発熱で水の温度が上がります。
　水の比熱は、4.2[J/g・℃またはJ/g・ｋ]ですので、1gの水が1℃上昇すると抵抗器の発熱量は、4.2ジュールとなります。
　＞発熱量が直列回路と並列回路に比例、反比例するのかわかりません
　これは、抵抗器を直列接続してある場合は、抵抗器に流れる電流は同じですので、
　W = I^2 × R ですので、電力は抵抗器の抵抗値に比例し、
　並列接続の場合は、抵抗器それぞれに同じ電圧がかかっていますので、
　W = V^2 / R ですので、それぞれの抵抗器の電力は、抵抗値に反比例すると言うことだと思います。

回答No.2

chachaboxx

理解したい事が捉えにくい場合は、似ているものに当てはめて考えると、解りやすくなったりすることがあります。
電気回路は水配管に例えることがよくあります。
電圧V=水圧MPa
電流A=水流L
抵抗Ω=配管サイズ(断面積)mm2
電力W(V×A)=水力MPa×L　×時間=量

発熱量は電力に属するので、これを水で考えると…
配管を2本(並列)にすると2倍の水が流れるので比例、配管の長さを2倍にすると配管抵抗が2倍になり流れる電流は1/2になるので反比例…と言えます。
熱量は白熱電球の明るさでも例えられます。
並列にすればしただけ明るく(比例)なりますが、直列にすればするだけ暗く(反比例)なります。。。
実際にやってみればよく解りますよ。(笑)

回答No.1

santana-3

まず、発熱量：Q（cal）、熱量：熱エネルギー（J）、電力：（ｗ）、電力量：（電力×時間）を覚えましょう。

電熱線に電圧E（V）を加え、I（A）の電流を ｔ（秒）流したときの発生する熱エネルギー（J）は
発生する熱エネルギー（J）＝電圧E（V）×電流 I（A）×時間 ｔ（秒）
発生する熱エネルギー（J）＝電力P（W）×時間 ｔ（秒）　　（P＝E×I より）

上記の発熱量Q（cal）は
発熱量Q（cal）＝0.24×電圧E（V）×電流 I（A）×時間 ｔ（秒）
発熱量Q（cal）＝0.24×電力P（W）×時間 ｔ（秒）　　（P＝E×I より）
なぜ、0.24を掛けるかと言えば、１cal＝4.2Jだから。

さて、直列回路の抵抗値はA抵抗＋B抵抗,
並列回路の抵抗値は1/A抵抗＋１/B抵抗ですから、回路を流れる電流は、電圧÷抵抗、電力は、電圧×電流で求められるので、直列回路では単純に電流が増加するが、並列回路では仕事算と同様に合成抵抗は最も小さい抵抗よりもさらに小さくなるわけですから、回路を流れる電流も減る訳です。