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なぜ、ジュール熱は抵抗(R)に関わらず決まるんですか?イメージ的には抵抗(R)が大きいほどジュール熱も大きくなっていくという感じなんですが・・・。簡単に高校生がわかるぐらいにおしえてください。

A 回答 (7件)

ふふふ。

みなさん真面目にやっていますな。
はっきりいってmon(略)さんの勉強不足なんですよ。気を悪くしないでね。

数式で説明するから、これで納得して下さい。
電圧の大きさEは
「単位電荷dQが2点間を移動する際に必要とされるエネルギーdWで定義される」
つまり、
E=dW/dQ…(1)だね。

電力Pは
「単位時間dtあたりに抵抗Rが消費するエネルギーdWで定義される」
つまり、
P=dW/dt…(2)だね。

さて(1)の2点間を抵抗の両端として考えると、
E=dW/dQ=(dW/dt)*(dt/dQ)=P*(1/i)だね。
(iは単位時間dtあたりに移動する電荷の量dQであらわされる。つまり、i=dQ/dt)
したがってP=iEです。
またE=Riなので、P=iE=Ri^2=E^2/R だね。

以上簡単だったでしょう。
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No.3 ikkyu3です.私も、補足をさせていただきます。


ymmasayanさんの補足と訂正を読ませていただき、見習うことにしました。辛抱して、もう一度読んでください。
ジュール熱は、電力に比例しますが、単位を決めずに
ジュール熱=電力(P) というふうに、はしょりました。

熱量の単位ジュール(J)は、1Jの仕事に相当する熱量です。
1J=1W・s(ワット・秒)

従って、電力と熱量とは、比例しますから、考え方は、前回の回答の通りです。
なお、熱量をcalで考えるのでしたら、換算してください
どうですか。なお分らなくなりましたでしょうか。

今、熱を勉強中でしょうか。電気を勉強中でしょうか。高校の授業は、忘れてしまいましたので、表現が不適切でしたらお詫びします。
在学中の方、教職の方居られましたら助けてください。
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No.3のymmasayan です。


訂正と補足です。
No.3を次のように訂正します。朝、起きぬけで寝ぼけてました(苦しい言い訳)
Pは電力でした。Q=熱量 ∝:比例する Q∝P

Q∝I^2×R
ですね。これをI=V/Rで書きかえると
Q∝VI=V^2/R

>ジュール熱は抵抗(R)に関わらず決まるんですか?

2番目の式(VI)のことですね。電流と電圧を測ると電力が計算できるということです。抵抗には無関係に見えますが、実はオームの法則で電流は抵抗に反比例しています。つまり抵抗を変化させると電流が変化し、電力も変化するのです。

>イメージ的には抵抗(R)が大きいほどジュール熱も大きくなっていくという感じなんですが

1番目の式(I^2×R)ですね。電流一定ならそうですが。普通は電圧一定ですから抵抗が大きくなれば電流は減ります(反比例)。結局電力も減るのです。

お見受けするところ、質問者:monmonmonさんは式の変形に振り回されていることのようですね。
3つの式がありますが、それぞれ意味が違います。I,V,Rのうちのどれか1つが消してあるのです。

抵抗だけで見ると、抵抗に比例したり、関係無かったり、反比例したり。頭が混乱します。でもそのわけは、一つの要素を消しているところから来ています。

もう一度頭の整理をして、しっかり理解してください。
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この回答へのお礼

二番目にわかりやすかったです。ありがとうございました。

お礼日時:2001/09/08 23:42

ジュール熱は、抵抗に電流を流したときに、抵抗値に比例し、電流値の2乗に比例した熱を発生する訳ですから、物理的には、抵抗に関わっていますね。

ご質問は、勘違いです。

ジュール熱は、電気エネルギーが熱エネルギーに変わることで、消費電力(600ワットのヒーターとかいうのと同じ)なんですね。
ジュール熱=電力(P)=電圧(V)X電流(I)-----(1)
この式を見て、抵抗(R)に関わらないと貴方が勘違いしたか、または、わざわざ抵抗(R)に関わらない式で、貴方に誰かが説明したかでしょう。

方程式は、物理的意味を壊さないまま、形を変えることが可能です。 
電気で、次の式は、ご存知でしょうか。
電圧(V)=抵抗(R)X電流(I)----------------(2)
オームの法則ですね。これは、一生覚えておいたほうが便利です。

一次方程式は、自由に変形できますか。
抵抗(R)=電圧(V)÷電流(I)----------------(3)
などです。

後は、No.3 ymmasayan さんの書かれたと同じです。これらの式を自由に変形したり代入したりして、抵抗に関係なくしたり、電圧に関係なくしたり、電流に関係なくしたりできますね。面白いですね。





 
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この回答へのお礼

一番わかりやすかったです。ありがとうございました。

お礼日時:2001/09/08 23:38

ジュールの法則はもともと


P=I^2×R
ですね。これをI=V/Rで書きかえると
P=VI=V^2/R
となります。式を変形することによって、抵抗に関係したり、無関係に見えたりします。
現実は抵抗に大いに関係があります。最後の式が重要。

参考URL:http://cat.edu.kagoshima-u.ac.jp/PhysicsExp/ExpH …
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逆質問です。


monmonmonさんはジュール熱は何に関係して決まると思いますか?

それは抵抗に関係しませんか?

考えて見て下さい!
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参考になりますかわかりませんが


下記のアドレスへどうぞ

電流のとおりやすさには関係が有りそうですが!

参考URL:http://www.tepco.co.jp/corp-com/elect-dict/file/ …
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