求めたい量で、式を選ぶ
電流 I=V÷R
電力 P=VI
電力量 E=Pt
ジュール熱 Q=I²Rt
電力 P=VI
電力量 E=Pt
ジュール熱 Q=I²Rt
Vは電圧(V)、Iは電流(A)、Rは抵抗(Ω)。Pは電力(W)、tは時間(秒)です。抵抗が一定など、式が使える条件を確認します。
例題:小型ヒーターのエネルギー
50Wのヒーターを20秒使うと、電力量は50×20=1000J。電気エネルギーがすべて熱に変わるなら、発熱量も1000Jです。
電流が増えると、発熱はどう変わる?
抵抗と時間が同じならQはIの二乗に比例します。電流を3倍にすると発熱量は9倍。単純に3倍とはなりません。
熱の伝わり方を言葉でも整理
- 伝導:物体内などを熱が伝わる。
- 対流:気体や液体が移動して熱を運ぶ。
- 放射:電磁波で伝わる。真空中でも起こる。
比熱が大きい物体は、同じ質量・同じ熱量なら温度が上がりにくくなります。状態変化や熱損失がない条件でQ=mcΔTを使います。