一般小学生
まとめ
【定義】
電熱線などの抵抗体に電流を流したときに発生する熱の量。電流の強さ、電圧、および電流を流した時間に比例し、単位にはジュール(J)を用いる。
まとめ
発熱量(J)は「電力(W)× 時間(s)」の計算式で求められる。電気エネルギーが熱に変換されたものであり、電流を流す時間が長いほど、また電力が大きいほど値は大きくなる。
解説
発熱量は、電気回路において抵抗を通過する電子が原子と衝突し、その運動エネルギーが熱に変わることで発生する。この熱は「ジュール熱」とも呼ばれる。発熱量 Q [J] を求める公式は、電圧を V [V]、電流を I [A]、時間を t [s] とすると、Q = V × I × t と定義される。ここで V × I は電力 P [W] であるため、Q = P × t と書き換えることができる。抵抗 R [Ω] が一定の場合、オームの法則(V = RI)を用いることで、Q = I^2 × R × t となり、発熱量は電流の2乗に比例することがわかる。日常生活における電熱器具(アイロン、炊飯器など)の設計において非常に重要な物理量である。なお、1Jは約0.24cal(カロリー)に相当し、水の温度上昇などを計算する際にも用いられる。
小学生のみなさんへ
電熱線(でんねつせん)に電気を流したときに出る「熱(ねつ)の量」のことです。電気が流れる時間が長ければ長いほど、熱はたくさん出ます。また、電気の力が強いほど、熱も大きくなります。冬に使う電気ストーブや、お湯をわかす電気ポットなどは、この仕組みを使って熱を作っています。
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