中2理科「電力・電力量の求め方と計算練習問題」

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中2理科「電力・電力量の求め方と計算練習問題」です。

  • 電流の換算 1000mA=1A lmA=0.001A
  • 電力量の換算 1Wh=1Wx1h 1Wh=3600J 1000Wh=1kWh

電力

エネルギーには、いろいろなはたらきをする能力があります。その中でも、電気がもつエネルギーを電気エネルギーといいます。電力とは、1秒あたりに使う電気エネルギーの量。電力の単位は、ワット(記号W)1Vの電圧を加え、1Aの電流を流したときに使われる電力1W。

  • 電力を求める式 電力(W)=電力(V)×電流(A)

<例題>
「100V 700W」と表示された電気ポットを100Vの電源につないだとき、電気ポットに流れる電流を求めよ。

電力(W)=電力(V)×電流(A)なので、電流(A)=電力(W)÷電圧(V)で求めます。よって、700(W)÷100(V)=7A

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消費電力

電気器具の電力の表示は、その器具が消費電力を示しています。電力が大きいほど、1秒あたりの多くの電気を消費し、電気器具による光、音、熱、運動などのはたらきが大きいです。

電力量

電力と時間の積。熱や光、音などの電気によるはたらきの量は、電力や時間に比例します。電力量の単位は、ジュール(記号J)1Wの電力を1秒間使ったときの電力量が1J。ワット秒(記号Ws)、ワット時(記号Wh)、キロワット時(記号kWh)も使われる。1J=1Ws。

電力量を求める式

  • 電力量(J)=電力(W)×時間(s)

<例>500Wのアイロンを60秒使ったときに消費した電力量
500W×60s=3000J

電力の性質

  • 電力が一定の場合、水の上昇した温度は、電熱線に電流を流した時間に比例する。
  • 電力が大きいほど、一定時間の電熱線の発熱が大きく、水の温度が上昇する。
  • 電流を流した時間が一定の場合、水の上昇温度、つまり電熱線の発熱量は電力の大きさに比例する。

電流による発熱と電力量

電流による発熱…1Wの電力で、電流を1秒間流した時、電熱線の発熱量を1J(ジュール)という。

  • 電熱線の発熱量(J)=電力(W)×時間(S)

熱量と水の上昇温度の関係

1gの水の温度を1℃上昇させるには、約4.2Jの熱量が必要です。

  • 熱量=4.2×水の質量×上昇した温度 ※1Jは1gの水の温度を約0.24℃上昇させるのに必要な熱量。

電力・電力量の計算練習問題

【問題1】次の問いに答えなさい。

  1. 10Vの電圧を加えると200mAの電流が流れる電熱線の電力は何Wか。
  2. 1.8Vの電圧を加えると50mAの電流が流れる電熱線の電力は何Wか。

【問題2】100V-50Wの電球を、100Vの電源につないで使用した。 次の問いに答えよ。

  1. このとき流れる電流は何mAか。
  2. この電球の抵抗は何Ωか。

【問題3】30V-6Wの電熱線を、30Vの電源につないで使用した。 次の問いに答えよ。

  1. このとき流れる電流は何mAか。
  2. この電熱線の抵抗は何Ωか。

【問題4】次の問いに答えなさい。

  1. 10Wの電球を30分間使用したときに消費する電力量は何Jか。
  2. 1の電力量は何Whか。
  3. 5Wの電球を2時間使用したときに消費する電力量は何Whか。
  4. 3の電力量は何Jか。
  5. 900 Wのトースターを10分間使用したときに消費する電力量は何Jか。
  6. 5の電力量は何kWhか。

【問題5】家庭用の100Vの電圧で、電気ストーブの消費電力を600 W で使ったときと, 1200 W で使ったときの電流の 強さについて述べたものとして正しいものを、次から選べ。

ア 電力は電流に比例するので, 600 W で使ったときの電流の強さは, 1200 W で使ったときの0.5倍である。
イ 電力は電流に比例するので, 600 W で使ったときの電流の強さは, 1200 W で使ったときの2倍である。
ウ 電力は電流に反比例するので, 600 W で使ったときの電流の強さは, 1200 W で使ったときの0.5倍である。
エ 電力は電流に反比例するので, 600 W で使ったときの電流の強さは, 1200 W で使ったときの2倍である。

【問題6】抵抗がわからない電熱線に15Vの電圧を加えたところ、3Aの電流が流れた。次の問いに答えよ。

  1. この電熱線の抵抗は何Ωか。
  2. このとき、電熱線が消費する電力は何Wか。

【問題7】次の問いに答えよ。

  1. 100Vの電圧をかけたら5Aの電流が流れたときの、電力を求めよ。
  2. 2.5Vの電圧をかけたら0.12Aの電流が流れたときの、電力を求めよ。
  3. 2.5Vの電圧をかけたら400mAの電流が流れたときの、電力を求めよ。
  4. 100Vの電圧をかけたら350Wの電力を消費したときの、電流を求めよ。
  5. 8Aの電流が流れて800Wの電力を消費したときの、電圧を求めよ。

【問題8】次の問いに答えよ。

  1. 500Wの電気ポットを10秒間使用したときに発生する熱量は何Jか求めよ。
  2. 1の熱量は何calか求めよ。
  3. 20Wの電熱線を5分間使用したときに発生する熱量は何calか求めよ。
  4. 3の熱量は何Jか求めよ。
  5. 100gの水の温度を15℃上昇させるのに必要な熱量は何calか求めよ。
  6. 5の熱量は何Jか求めよ。
  7. 50gの水に1500calの熱量をあたえると、水の温度は何℃上昇するか求めよ。
  8. 100gの水に5250gの熱量をあたえると、水の温度は何℃上昇するか求めよ。

解答

【問題1】

  1. 2W
  2. 0.09W

【問題2】

  1. 500mA
  2. 200Ω

【問題3】

  1. 200mA
  2. 150Ω

【問題4】

  1. 18000J
  2. 5Wh
  3. 10Wh
  4. 36000J
  5. 540000J
  6. 0.15kWh

【問題5】

【問題6】

  1. 45W

【問題7】

  1. 500W
  2. 0.3W
  3. 1W
  4. 3.5A
  5. 100V

【問8】

  1. 5000J
  2. 1200cal
  3. 1440cal
  4. 6000J
  5. 1500cal
  6. 6250J
  7. 30℃
  8. 12.6℃(12.5℃でも可)
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