高校の物理について。
送電線の抵抗は変化しないものとして考える。
発電所から同じ電力を送る時、送電線に送り出す電圧を10倍にすると送電線を流れる電流は1/10倍になる、この結果、送電線の抵抗によって熱として失われる電力は1/100倍となる。
上が解答を入れた問題文です。
分からないのが、最後の分の熱として失われる電力が1/100倍というところです。
解答はこの電力をRI*2で考えていました。
その解き方で1/100なのは分かるのですが、電力だからVIでもいけますよね、それだと一倍になる気がします。
なぜVIだとこの場合ダメなのでしょうか。
何かRI*2とVIを使い分けるパターンがあるのでしょうか?
教えてください。
A 回答 (5件)
- 最新から表示
- 回答順に表示
No.5
- 回答日時:
そのVIというのは送電電力ですよね。
Vは送電電圧。
求めるべきは抵抗の消費電力です。
抵抗の抵抗値をR, 電流を I とすると
抵抗の電圧は Vr = RI
抵抗の消費電力は Vr・I = RI^2 ≠ VI
送電電圧を10倍にして、送電電流を 1/10 にすると
送電電流 I’=(1/10)I
抵抗の電圧は Vr' = RI'
抵抗の消費電力は Vr'・I' = (RI')I'
={R(1/10)I}{(1/10)I}=(1/100)RI^2
No.4
- 回答日時:
仮の抵抗値を設定して小手調べしてみるのもよいのですが
送電線の総抵抗を10Ω
送電先の家庭にある電気機器の抵抗をRとする(発動所から、電流と電圧は変えるが、電力一定で送電する場合、送電線の抵抗値を固定すると、送電先の抵抗値は変化させざるを得ないためRとおく)
発電所→送電線→家庭→送電線→発電所と言う回路において
発電所から10アンペア1000ボルト
10000ワットと言う電力を送るとき
回路の合成抵抗は100Ωだから
R=90Ω
この時、送電線の抵抗10Ωでの消費電力は
P1=抵抗×電流×電流
=10×10²
=1000ワット
P1=電圧×電流で計算しても
P1=100×10=1000ワット
次に、発電所から10000ワットを1アンペア10000ボルトで送電する場合
P2=10×1²=10ワット
別方式で計算しても
P2=10×1=10ワット
どちらの式を用いた場合でも
電流を1/10にすれば、送電線の消費電力は1/100
となることがわかります
No.3
- 回答日時:
この場合のVとは、どこの電圧なのかを考えれば分かります。
送電線の抵抗によって熱として失われる電力を考える場合のVとは、送電電圧ではなく、送電線の送電端から受電端までの電圧降下です。
送電線の抵抗が同じで、送電電流が10倍になれば、電圧降下も10倍になることは分かるでしょう。
ここまで分かれば、あとは分かるはずです。
No.2
- 回答日時:
>電力だからVIでもいけますよね、それだと一倍になる気がします
電圧が10倍で電流が10分の1だからVIは1倍
という解釈ですよね、でもこれは「どこの電力」を指してるでしょう?
実は発電所が送電する電力のことです。なので
>なぜVIだとこの場合ダメなのでしょうか
同じ送電電力で、前提なので1倍なのは当然だし
「送電線での消費電力」を指してないからです。
送電線での消費電力を電圧から求めるには「送電線での電圧降下」が必要です。
ところでこの説明には「負荷」が登場しません。
負荷を含めると話がややこしくなるので敢えて出さないのです。
送電電圧が10倍なら負荷も「電流が10分の1で済む負荷」に
変える必要がある上に、抵抗負荷で値を10倍にしただけでは済まず
話が複雑にならざるを得ないのです。
因みに送電線で失われる電力が減るので、受電側に到達する電力は増えます。
なのでここには触れずに「送電線での無駄な消費電力を減らすには」
観点での解説になっています。
No.1
- 回答日時:
モデルとなる回線は、送電所--送電線--受電所、と言う回線になります。
送電所がVs、Is、受電所がVr、Irとしたとき、
Vs>Vr、Is=Ir(=I)と言う関係にあります。
この時のVs-Vrが、
送電線の抵抗RLと送電電流Iとの積で生じる電圧降下VLになります。
そして、送電線で生じた電力PLは、
おっしゃる通り、PL=VL*Iになります。
ここで、VL=RL*Iなので、PL=RL*(I^2)になります。
> なぜVIだとこの場合ダメなのでしょうか。
そのVをどのように求めているのか、を見れば、
VI=R*(I^2)と言う関係が解るはずです。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 電力損失(抵抗損失)について質問です。 14 2023/05/22 17:51
- 工学 オペアンプを使った電流ー電圧変換回路に関して 6 2023/10/18 18:35
- 工学 送電線の力率改善に関する問題。 3 2022/05/24 00:03
- 電気工事士 配電線の電灯Trの1次側電流ベクトルについて 2 2022/02/06 16:23
- 工学 (1)抵抗値が30(Ω)のニクロム線がある。これにある電圧を加えて消費電力を測定したところ300(W 1 2022/11/07 14:12
- 工学 (1)抵抗値が30(Ω)のニクロム線がある。これにある電圧を加えて消費電力を測定したところ300(W 1 2022/11/07 14:35
- 物理学 高校物理です。 (4)なんですが回答では消費電力を電流×電圧の式で表し、その最小値を求めていました。 3 2023/08/26 15:20
- 物理学 物理 50Ωの抵抗、60mFのコンデンサ、100Vの起電力の電源、および、スイッチが直列に接続されて 2 2022/11/23 01:32
- 物理学 高校物理 抵抗について 抵抗の大きい導線と、小さい導線の2つを用意します。これをドライヤーの発熱する 3 2023/01/01 16:21
- 物理学 写真の赤線部では交流回路でのコイル、コンデンサーはそれぞれ (電圧の実効値)=(リアクタンス)×(電 4 2023/07/28 16:00
このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています
-
プロが教えるわが家の防犯対策術!
ホームセキュリティのプロが、家庭の防犯対策を真剣に考える 2組のご夫婦へ実際の防犯対策術をご紹介!どうすれば家と家族を守れるのかを教えます!
-
車に詳しい方
物理学
-
高校物理の電圧計についてですが、 電圧計の抵抗値はとても大きい方が良いということですが、その理由は「
物理学
-
カラーセロファンの透過光について
物理学
-
-
4
『3ℓと5ℓで8ℓ』
数学
-
5
ピタゴラスの定理は辺の長さが虚数でも成り立ちますか
数学
-
6
浴室に炭を置くのは平気ですか。
物理学
-
7
電磁気学の問題です。全く分かりません。 半無限空間(z <0)に誘電率 ε の一様な誘電体が存在し、
物理学
-
8
質量の違いによる落下速度の違いについて
物理学
-
9
なぜモーターの回転数が減るとモーターの抵抗値は小さくなるのでしょうか?(モーターの回転数とモーターの
物理学
-
10
3mの紐 直径
物理学
-
11
一様な電場の中に導体、不導体を置いた場合のようすがよく分からないし、電気の概念?がわからない
物理学
-
12
光電効果について質問です
物理学
-
13
中学理科,電熱線の発熱についての問題です。
物理学
-
14
LEDの輝度を落とすための制限抵抗値について
物理学
-
15
燃料電池を三次電池と言わないのはなぜ
工学
-
16
負と虚数
物理学
-
17
並列回路の電圧と電流についてです。
物理学
-
18
光速度不変の原理
物理学
-
19
単振動、 単振り子の最下点の速さは、よくあるAωを使うことができませんよね?その理由は、そもそも単振
物理学
-
20
路面標示の「高速」の文字について
物理学
おすすめ情報
このQ&Aを見た人がよく見るQ&A
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報