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エネルギー単位J(ジュール)の定義は、
物体に加える力1N(ニュートン)×その移動距離1m(メートル)です。
また、その仕事を1秒間にこなす仕事率は1W(ワット)となります。
一方、1W(ワット)は、1V(ボルト)の電圧で電流を1A(アンペア)流す仕事率ともいえます。
ということは、
1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)流す仕事も1J(ジュール)
1N(ニュートン)の力で1m(メートル)動かす仕事も1J(ジュール)
どうして2つのジュールに対する定義(定義なのかな)が一致するのかわかりません。
どちらかの定義がもともとで、それにあわせて単位を決めたとも考えられないのですが、
どうなんでしょう。
それぞれ違う発想から偶然同じ単位が生まれて来ることはないだろうし、何が仕組まれているのか、
すみませんが、教えてください。どうぞよろしくお願いします。

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A 回答 (5件)

>1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)流す仕事も1J(ジュール)



J(ジュール)じゃなくてW(ワット)ですが、これはボルトの定義です。

導体に1A流して、エネルギーの発生率が1W(J/s)なら、導体の電位差は 1V です。

全く同じ定義ですが、1C(クーロン)の電荷に1Jの熱を与える電位差が1Vです。

つまり思いっきり「仕組まれ」てます(^^;

この回答への補足

すみません。質問の単位間違えました。
1Vの電圧で電流1Aが1秒でする仕事が1J(ジュール)に訂正いたします。

でも、思いっきり仕組まれていますよね。それが何なのかもうちょっとで解るような、気もします。
私にとっては、もしかしたらコペルニクス的発想の転回が必要なのかもしれません。
ありがとうございます。

補足日時:2012/10/13 13:53
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1J=1N・1mで定義され、1W=1J毎秒と定義され、1V=1W/1Aで定義されている。

したがって人為的に数字がきれいになるように電圧を定義している。ということではないでしょうか。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
なんとなく解ったような、解らないような。
多分、ジュールとかクーロンという単位を知るかなり前から、電気といえばオームの法則と、考えが固まってしまったためだと思います。水路のアナロジーでいえば、電池(電圧)は水をくみ上げるポンプ、つまり電気(電流)発生の根源であって、他から定義付けなどされ得ない絶対的存在に無意識のうちに位置づけされているのかもしれません。もっと柔軟に思考を働かせなくてはいけませんね。

お礼日時:2012/10/13 13:44

そ~いうふうに「ボルト」を定義したから.

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この回答へのお礼

ありがとうございます。多分そういうことなんだと思います。

お礼日時:2012/10/13 13:30

>1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)流す仕事も1J(ジュール)



まずこれが間違っています。1ワットは単位時間当たりの仕事量なので単位は

ジュール毎秒 J/s 

です。

qクーロンの電荷を電位差Vだけ動かした時の仕事Wは

W = qV [J] (単位はジュール)

なのはいいですか?

そこで変化しない電場の中での単位時間当たりの仕事を考えると

dW/dt = (dq/dt) V [J/s]

が仕事率になりますが、単位時間当たりの電荷の移動量が電流Iですから

dq/dt = I

ということになり、仕事率は

dW/dt = I V

とも書けます。したがってIVの単位はJ/sでもありますが同時にV・A(ボルト・アンペア)でもあります。
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この回答へのお礼

早速のご指摘ありがとうございます。
恥ずかしいので、質問を訂正させていただきます。単位を間違えてしまいました。
1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)が1秒でする仕事も1J(ジュール)
1N(ニュートン)の力で1m(メートル)動かす仕事も1J(ジュール)
でもどうして同じ1ジュール? わかんなくなってしまいました。教えてください、と訂正いたします。

さて、ご回答の内容については、その通りだと思います。本来であれば「本当に良くわかりました。解りやすい説明ありがとうございます」とお礼をいうところですが、すみません。私の予備知識が雑駁であるがため、良いお礼ができません。申し訳ございません。もっと勉強いたします。でも、良いヒントを頂戴したような気がします。
確かに、1クーロンの電荷が電界強度1V/mで1Nの力を受けるのであれば、それを1m動かす仕事は1Jのになります。う~ん、もう少しで解るような、、、

お礼日時:2012/10/13 13:28

電圧は1Cの単位電荷を移動するのに必要なエネルギー(J/C)で、電流は一秒あたりの電荷(C/S)です。

従って、電流と電圧をかけると、一秒あたりのエネルギーになります。ということで、エネルギーが先にあって、それに合わせたと見るのが妥当かなと思います。
(ただし、物理量の定義の見直しによって、どちらが先、というのが意味を持たなくなったりするので、、。)
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この回答へのお礼

ありがとうございます。 たぶん解ったような気がします。

お礼日時:2012/10/13 12:59

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Qジュールの定義って?

「1gの水を1℃上昇させるのに必要なエネルギーが1cal」
っていうのがcalの定義ですよね?
じゃあジュールの定義ってどんなものなんですか?
いままでなんとなくでつかってきてたもので。。。
それと、その他のいろいろな単位などの定義を知りたいのにいい本などありますか?
また、高校物理で、公式とかをもう単純暗記してしまってて、なんでそうなるかとかいうのがわかんなかったりよくします。
そういった公式なんか証明や理由なんかを分かりやすく書いた本なんかないですかね?

Aベストアンサー

エネルギーJ(ジュール)の定義は「物体に加える力N(ニュートン)×その移動距離m(メートル)」だったはず。

1Kcalは約4.2[KJ]=4.2[KN・m]ってのが定義化されてるので、簡単に1[Kcal]≒4[KN・m]として「熱量」の単位にもジュールは使われていたりします。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Q単位変換

電圧の単位であるボルト(V)をエネルギー単位であるエレクトロンボルト(eV)にしたいのです。どうしたらいいでしょうか??教えて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

 「理化学辞典 第5版」(岩波)によると,eV(電子ボルト)とは,『電気素量 e の電荷をもつ粒子が真空中で電位差1V の2点間で加速されるときに得るエネルギー』とあります。

 例えば,電気素量 e の電荷をもつ粒子であれば,1 V で 1 eV に対応しますが,電気素量 2e を持つ粒子であれば,1 V で 2 eV になります。

 つまり,電位差(V)が決っただけではエネルギ-は決りませんので,他に条件が無い限りは,ご質問の様な V を eV に変換する事はできないと思います。

 いかがでしょうか。

Qe^-2xの積分

e^-2xの積分はどうしたらよいのでしょうか…。e^xやe^2xsinxなどはのってるのですがこれが見つかりません。お願いします。

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いささか、思い違いのようです。

e^-2x は、 t=-2x と置いて置換してもよいけれど、牛刀の感がします。

e^-2x を微分すると、(-2)*( e^-2x )となるので、

e^-2x の積分は、(-1/2)*( e^-2x )と判明します。

Q偏微分の記号∂の読み方について教えてください。

偏微分の記号∂(partial derivative symbol)にはいろいろな読み方があるようです。
(英語)
curly d, rounded d, curved d, partial, der
正統には∂u/∂x で「partial derivative of u with respect to x」なのかもしれません。
(日本語)
ラウンドディー、ラウンドデルタ、ラウンド、デル、パーシャル、ルンド
MS-IMEはデルで変換します。JIS文字コードでの名前は「デル、ラウンドディー」です。

そこで、次のようなことを教えてください。
(1)分野ごと(数学、物理学、経済学、工学など)の読み方の違い
(2)上記のうち、こんな読み方をするとバカにされる、あるいはキザと思われる読み方
(3)初心者に教えるときのお勧めの読み方
(4)他の読み方、あるいはニックネーム

Aベストアンサー

こんちには。電気・電子工学系です。

(1)
工学系の私は,式の中では「デル」,単独では「ラウンドデルタ」と呼んでいます。あとは地道に「偏微分記号」ですか(^^;
その他「ラウンドディー」「パーシャル」までは聞いたことがあります。この辺りは物理・数学系っぽいですね。
申し訳ありませんが,あとは寡聞にして知りません。

(3)
初心者へのお勧めとは,なかなかに難問ですが,ひと通り教えておいて,式の中では「デル」を読むのが無難かと思います。

(4)
私はちょっと知りません。ごめんなさい。ニックネームは,あったら私も教えて欲しいです。

(2)
専門家に向かって「デル」はちょっと危険な香りがします。
キザになってしまうかどうかは,質問者さんのパーソナリティにかかっているでしょう(^^

*すいません。質問の順番入れ替えました。オチなんで。

では(∂∂)/

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q電力のワットと、仕事率のワットについて。

仕事の原理の勉強をしていて、仕事率は、P=W/tで、単位は、ワット、さらにこれは、電力のワットと等しいと書いてありましたが、仕事率と、ワット(電流×電圧)が、どう結びつくのかがよく分かりません。
アドバイスいただけないでしょうか??

Aベストアンサー

>、仕事率は、P=W/tで、単位は、ワット、さらに
>これは、電力のワットと等しいと書いてありましたが、
>仕事率と、ワット(電流×電圧)が、どう結びつくのか

過去に同じような質問に答えたのを再編します。僕の説明は仕事をエネルギーと書きました。

(1)力学的エネルギーと熱エネルギーは等しい。
これは水を撹拌して温度上昇の精密実験を行ったジュールの大発見です。これを記念して、エネルギーの力学単位( kgm^2/s^2)を、Jとも書く。

(2)仕事率とワット
仕事率とは、仕事をこなす速度のことである。力学的速度m/sと同じように、J/sとなる。エネルギーの流速。
ジェームスワットは蒸気機関時代の人でありワット自身が使った単位は「馬力」であったが、後のメートル法ではワットを記念して、エネルギー流速J/sをWとも書く。
ゆえにワットは純粋に力学的な単位である。(学校の理科では、ワット=V×Aと登場するがこれは定義ではない。)

(3)すべての電気の定義の基本は、電流である。
電流同士は電磁力を発する。これによって「電流の大きさ」を力学的に定義できる。国際的にもこう決められており、長さ1mの線2本が間隔1mにあるときの力がこれこれである電流を、1Aとする。
アンペアとは何か?の答は「力の単位の一種です」である。(学校の理科では、電流=V/Rとして登場するがこれは定義ではない。)

(4)電流は熱を発生し続けるという事実がある。
熱は力学的エネルギーであるから、電流と熱エネルギー発生速度の比例定数として「電圧の大きさ」が定義されている。ゆえに電圧の力学的単位は(J/s)/Aで、これをVとも書く。
(学校理科では最初に電池の電圧の単位として登場するがもちろんこれは定義ではない。)

(5)また発熱は、電流を2倍にすると4倍に、電流の2乗に比例するという事実がある。
電流^2と発生エネルギーの比例定数として「電気抵抗の大きさ」が定義されてる。抵抗の力学的単位は(J/s)/A^2で、これをΩとも書く。


したがって質問への答は「ボルトとアンペアは上記のようにエネルギー流速の間接表現なので、掛ければ元に戻るだけのこと」です。

言い替えるならば、
ワットは純力学的に決まり、それと無関係に電流が決まり、電圧は、発熱の比例係数として決まる。


過去ログは下記のNO4。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=919418

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=919418

>、仕事率は、P=W/tで、単位は、ワット、さらに
>これは、電力のワットと等しいと書いてありましたが、
>仕事率と、ワット(電流×電圧)が、どう結びつくのか

過去に同じような質問に答えたのを再編します。僕の説明は仕事をエネルギーと書きました。

(1)力学的エネルギーと熱エネルギーは等しい。
これは水を撹拌して温度上昇の精密実験を行ったジュールの大発見です。これを記念して、エネルギーの力学単位( kgm^2/s^2)を、Jとも書く。

(2)仕事率とワット
仕事率とは、仕事をこなす速度のことで...続きを読む

Q衝撃力の計算方法

参考書を読んで勉強しているのですが、中卒の私にはかなり困難なので教えて頂けませんでしょうか?

問題:車両重量1600kgの自動車が時速36kmで走行中に、コンクリート製の橋の欄干に心向き衝突した。この際に自動車が受ける衝撃力はいくらか?なお、衝突時間は0.1秒、橋の欄干は剛体として扱う。

このような問題ですが、、、
出来れば計算式を詳しく教えて頂きたいです。

Aベストアンサー

時速 36 km=秒速 (36000/60/60) 10 m より、10m/s がでます。
** 機械的に 3.6 で割るのもよいのですが、1時間は 3600 s ですから、こちらをご理解ください。**
また a=10/0.1=100 m/s/s(分母の 0.1 は衝突時間(No.1: yu-fo さんのご説明にあります。)ですから、 Newton の法則より、F=ma =1600*100=160,000 N =160 kN が得られます。


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