わしが教えたる!父と娘の中学受験

塾に行くと遊んでくるだけになるに違いない小学5年生の長女とけ(愛称)に,何を思い立ったか受験指導を始めて没入している父と娘の記録(たまに別の話題も,そりゃぁ・・)

中学受験における電流と発熱

 なんとなく,もどかしい説明になっているように思われる,この分野。

 電力=電圧×電流

 というのを習うのに,電圧がなんなのかちゃんと説明してくれていない。

 そして,

 電流=電圧÷抵抗というのを,正面から教えてくれない。

 (設問前提との比較)の電流を求める時に,豆電球分の乾電池,なんて教わるのに。

 この不都合が最も出ていると見えたのが,ワット数の異なる電球を直列つなぎした時の明るさについて。並列であれば電圧が同じだから,電力÷電圧で電流も具体的数値を出して説明してくれているんだけど,直列の時の明るさの違いは,うー,なんか,言いよどんでいる感じ(予習シリーズ6年上43頁)。

 小学校の学習範囲ではないからですね。でも,きっと,みんな,知っている。

 ということで,とけちんにも時間をかければ分かるように,ちょっと整理してみました。

 

電流:流れている電気の量

電圧:電気を送り出す力

抵抗:電流を通りにくくする度合い

電力:電流が流れることで発光したり発熱したりする電気の働き

 

抵抗は,電熱線の長さに比例し,断面積に反比例する(長い方が流れにくく,太い方が流れやすい)。→抵抗=長さ÷断面積

家庭用の電気配線はいろいろな電気製品を使えるように,並列になっている。電圧は100V。乾電池(直流)と異なり,電気が行ったり来たりする(交流)。

 

電流(A)=電圧(V)÷抵抗(R)オームの法則

この式から電流は加えた電圧に比例し、抵抗に反比例することが分かる。電圧、電流、抵抗のうち2つが判明していれば残りの1つも計算で簡単に求めることができる。

 

電流(A)=電圧(V)÷抵抗(R)なので,

電圧(V)=抵抗(R)×電流(A)

抵抗(R)=電圧(V)÷電流(A)

 

で,電力との関係は,

電力(W)=電圧(V)×電流(A)(絶対覚える)

 

なので,上の,電流(A)=電圧(V)÷抵抗(R)と組み合わせて,

電力(W)=電圧(V)×電流(A)=抵抗(R)×電流(A)×電流(A)

電力(W)=電圧(V)×電流(A)=電圧(V)×電圧(V)÷抵抗(R)

 

電熱線を直列つなぎにした時,発熱量は抵抗に比例する。

電熱線を並列つなぎにした時,発熱量は抵抗に反比例する。

というのは,これらを当てはめて計算していけば,具体的な数字として分かる。

抵抗の数値を与えられていれば電力は計算すれば求められるが,出題される問題では,抵抗の具体的数字は与えられず,基準となる抵抗の長さや断面積が与えられることが多いから,基準となる発熱量と比較して比で計算する。断面積をN倍にし,長さをN倍にしたら,抵抗は変わらないわけ。

直列での計算をさせないという縛りから,問題はだいたい並列のが出る。

 

電球はW数が多いほど並列(家庭使用)では明るい→W数が大きいほど抵抗が少ない。

直列では,通る電流が同じなので,W数が大きいほど暗くなる。

 

よっしゃ,これを横に置きながら,電流と発熱,マスターしよっけ!

 

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