中2理科「電力と発熱量の求め方」

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中2理科「電力と発熱量の求め方」についてまとめています。

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。

練習問題

  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。

解答

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

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。
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