中2理科の「ジュールの法則」のまとめ

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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、「電熱線に発生する熱量は、電流・電圧・時間との積に比例する。ということが、ポイントです。ジュールの法則について詳しくみていきましょう。それでは、中2理科の「ジュールの法則」のまとめです。

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)に電流が流れと執を発生する。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。

  • 電熱線に発生する熱量は、 電流と電圧と時間との積に比例する。
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公式

抵抗Rの物体に流れる電流をI (A), 両端の電圧をE[V] とすると,t秒間に発生する熱量Q[J]は

  • Q=E×I×t

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、鉄ノ 深・ニクロム線などが用いられています。

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