中2理科「ジュールの法則のポイントまとめ」

中２理科の「ジュールの法則」についてまとめています。「ジュールの法則」 は、中学2年生の理科で学ぶ 電流と発熱の関係 を表す重要な法則です。この法則を理解すると、電熱線が熱を発する仕組みや、電力消費の計算 などがスムーズに解けるようになります。

本記事では、ジュールの法則の公式や成り立ち、計算問題の解き方をわかりやすく解説 します。さらに、テストによく出る問題 も紹介しているので、しっかりと演習しながらポイントを押さえ、定期テストや高校入試に備えましょう！

ジュールの法則

電熱器に電流が流れると、熱が発生して温度が上がります。抵抗に発生する熱量は、電流と電圧の積に比例しています。導体(電気を通す物質)に電流が流れと熱を発生する。この熱をジュール熱といいます。

熱量計、可変抵抗器、電熱線、電流計、電圧計などを接続し、電熱線に発生する熱量を水温の上昇から求めます。電流、電圧、抵抗を変えて調べると、つぎの関係のあることがわかります。

この関係をジュールの法則といいます。

直列のときのジュール熱

抵抗を直列につないだときに、それぞれの抵抗に発生するジュール熱は、抵抗が大きいほど大きく、抵抗の大きさに比例します。

並列のときのジュール熱

抵抗を並列につないだときに、それぞれの抵抗に発生するジュール熱は、抵抗が小さいほど大きく、抵抗の大きさに反比例します。

並列につないだ抵抗の1つの抵抗値を変えるとその抵抗で発生する熱量は変わりますが、他の抵抗で発生する熱量にはかわりありません。しかし、直列につないだ場合には、1つの抵抗値が変わると、その回路を流れる電流の大きさがが変わるため、他の抵抗に発生する熱量も変わってきます。 このため、家庭で使う電気器具は、並列にして電源につなぎ、他の電気器具の影響を受けないようにしています。

ジュール熱の利用

ジュール熱を利用した代表的な装置は、電熱器と白熱電球です。 そのほか、ジュール熱を利用したものに、電気 炉などがあります。

電熱器

電流による発熱を利用して熱を得るための装置。種類には、電気コンロ・電気ストーブ・電気アイロン・トースター・電気がま・電気ごたつ・電気毛布・電気ポット・ 電気はんだごてなどがあります。

電熱器は、発熱体と発熱体のショート(短絡) を防ぐ絶縁体とからできています。電熱線に用いるものには、融点が高いこと、高温でも酸化しにくいこと、抵抗が大きいこと、線や板に加工しやすいことなどの条件が必要です。ふつうは、ニクロム線などが用いられています。