物理 (3)がわかりません。 P=IVより、のところで=IEとなる理由を教えて欲しいです。 なぜ電圧

物理
(3)がわかりません。
P=IVより、のところで=IEとなる理由を教えて欲しいです。
なぜ電圧Vではなく起電力Eでの計算なのでしょうか？

質問者からの補足コメント

• 皆様回答ありがとうございます。
  
  そうすると、この問題ではP0=IEとして計算しなくてはならない(この問題でのVは可変抵抗器に加わるV)ので(2)の値をつかってP0=E^2×R×(1/R+r)では誤りでしょうか？

    補足日時：2021/02/21 11:54

No.5 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/02/21 12:29

NO4の投稿後、補足コメントを見ましたが

E×R×(1/R+r)…①　が可変抵抗にかかる電圧でしょ
回路全体の消費電力とは　可変抵抗だけでなく、内部抵抗も含めた抵抗2個で消費される電力のことで
なんならこの2つの抵抗値を合成してから合成抵抗で消費される電力を計算しないと
題意と違った電力を求めていることになってしまうのですよ
（もっとも　可変抵抗の電圧①に純粋な電源電圧Eを掛け算しても電力にはなりませんがね・・・）

この回答へのお礼

一番わかりやすかったです。
解説ありがとうございました。

お礼日時：2021/02/22 16:17

No.7 回答者： tknakamuri 回答日時： 2021/02/22 00:33

>P0=E^2×R×(1/R+r)

なんでこうなる？ 次元合ってないし。

No.6 回答者： endlessriver 回答日時： 2021/02/21 13:17

なにを面倒にしているかわからないが

P0=E^2×R×(1/R+r)では誤りです。大体、単位が合わない。

すなおに
I=E/(R+r) だから
P₀=(R+r)I²=E²/(R+r)
とか
P₀=IE=E²/(R+r)

です。

No.4 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/02/21 12:20

端的に、問題文が「E、ｒ、Rで表せ」となっているから

「回路全体の電力＝2個の抵抗で消費される電力」
にEを用いてますよ



詳しくは
公式:
電力=電流ｘ電圧
ですよね

ここに電力を消費している部分(つまり2つの抵抗)に流れる電流と
かかる電圧を代入しただけのことです

直列なんで、可変抵抗器の電流Iと回路全体の電流が一致
よって
（２つの抵抗の）電力=Ix電圧

２つの直列な抵抗ｒとRに純粋な起電力Eがかかっているので
電力＝IxE
ということです


なお
P=IVは教科書に載っている公式がこの形だから
という理由で模範解答では安易に「P=IV」を登場させているような気がしますが
今回は(2)の問題文で「VとはRにかかる電圧」と定義されているので
Vを用いて
P=IV・・・これでは「可変抵抗の電力」という意味になっていしまうので
「電力の式P=IVより」と記述するのはいかがなものかと思われます・・・

わたしが答案を作るなら
「電力の式P=IVより」は書きませんね
これを書くとかえって減点になる危険性を感じます・・・

No.3 回答者： endlessriver 回答日時： 2021/02/21 07:29

全く問題ありません。

Eは起電力（電源の電圧）、Vは抵抗Rの電圧とはっきり書いて
あります。

【指針】のP=IV は抵抗の電圧Vと流れる電流Iについて、一般的
に成り立つことを述べています。

したがって、抵抗Rの電圧V,Iについて P=IV
抵抗(r+R)の電圧E、電流Iについて　P₀=IE
となるといっています。

No.2 回答者： mabuterol 回答日時： 2021/02/21 03:38

No.1 が書いているように、解説がイマイチですね。

エネルギー [J] が保存するので、全回路で消費されるエネルギーは、供給されるエネルギーと釣り合います。エネルギーを時間微分したもの（単位時間あたりのエネルギー）が電力 [W] ですから、消費電力と供給電力も釣り合いますね。

というわけで供給電力を計算している事になります。


電位差の記号として E と V の二種類が使われているのも混乱しやすいですね。両方 V を使ってくれたら良いのにね。
V は、P = IV のように変数記号として使われる事もあれば、電圧 3 [V] のように単位記号としても使われるので、そのへんの扱いが混乱しやすいですよね。混乱を避ける為に、変数記号を E にしたのでしょうけれども、それが貴方の混乱の元でしたか。

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2021/02/21 03:28

解説が腐っていると思う。

記号Vの扱いがぞんざい。

全回路で消費される電力=電池の電流×電池の電圧=IE
だが、おそらく P=IV は一般的な電力の式をあらわしてます。
しかし(2)でVは可変抵抗器の電圧としてるので
解説が腐ってます。