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AC200V 500Wの電熱線があります。
この電熱線にAC100Vを流した場合、電熱線の出力はいくつになりますか?
また、100Vの場合、何Aの電流が流れますか?

電熱線の接続に必要な電線の許容電流を調べたいので、100V時の消費電流が知りたいです。
200V時、500Wなので、2.5A
同様に、100V時は、500/100=5A?

100V時も同様に、電熱線は500Wの出力をするのでしょうか?
何となく、200V時よりも出力が低下する気がしました。

接続する電線の許容電流が高くなるだけで、電熱線の出力は同じなのでしょうか?

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A 回答 (7件)

 電熱線はよくコイル状になったりしていますが、交流の周波数が同じなら、コイルの抵抗(インダクタンス)が同じで、電熱線の電気抵抗も電圧(最終的に温度)に関係なく一定だとします。



 200Vのとき500Wですから電流は、500÷200=2.5A流れています。すると、抵抗は200÷2.5=80Ωです。

 100Vにすると電流は、100÷80=1.25Aとなり、電力は100×1.25=125Wです。200Vのときの1/4になります(※要は抵抗が同じなら、電圧が半分になれば電流も半分になり、電力は電圧×電流なので半分の半分で1/4になるということです。

P.S.

 以下、実際にやるのは危険ですが、思考実験、あるいは予想として。

 もし電熱線を半分の長さにすれば(それでリアクタンスが変わらないとして)、抵抗は1/2になり、電流は2倍になりますから、100Vのときには電流は1.25A×2=2.5Aとなり、電力は250Wで200Vのときの半分になります。電熱線の温度は200Vのときと同じになります。電熱線メーカ・販売元の保証外、さらには禁止事項であると思いますが、工学的に考えると電熱線の温度は200Vと同じになるはずで、電熱線は耐えられそうです。

 もし電熱線の長さを1/4にすると。抵抗も1/4になり、電流は4倍です。電力は電熱線が耐えられれば500Wになりますが、過熱で切れる恐れが多分にあります。電熱線の温度は200V時よりずっと高くなり、その点でも危険です。
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No5の回答者さんが合っていると思います。



ただし、次の部分を答えていないようですので追加します。

>接続する電線の許容電流が高くなるだけで、電熱線の出力は同じなのでしょうか?
ご質問の意味が分かりにくいのは確かですが、推定で、 200V の電熱線を 100V につないだ場合、流れる電流が減りますので元々付いている電線の余裕は増えることになります。 (電流が 1,25A になるため)  又、電熱線の出力は 125Wに減ります。 

と言うことではないでしょうか。
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指摘はいけないとはいいますが



No.4さん、何か変です

P = (E^2) / R
なので 200V250W用電熱線を200Vで使うと
250W = (200V^2) / Rohm   ...式(1)


No.4>電熱線の長さを半分して100Vを掛けると同じ温度となって、250Wの電熱線と
とは
250W = (100V^2) / (R/2)ohm = (100V^2)*2 / Rohm   ...式(2)
という事です。

が、式(1)も式(2)も値は 250W なので、右辺同士を = で結ぶと
(200^2) / R = (100^2)*2 / R

40000 / R = 20000 / R

40000 = 20000
という事になってしまいます。


あ、200V250W用電熱線を長さ半分のを2本並列に、という事でしょうか。
なら式(2)は以下のように変わるので、納得です。

250W = ( (100V^2)/(R/2)ohm ) *2 = (100V^2)*4 / Rohm
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まずはきちんと段階を追って考えること。


※ただし、温度によって抵抗が変化しない理想抵抗として考えると。
1) AC200V 500Wということは、W = IV より、500(W)/200(V) = 2.5(A)の電流が流れている。
2) オームの法則( R = V/I )より、200(V)/2.5(A) = 80(Ω) の抵抗だと分かる。
3) 100Vだと、流れる電流はオームの法則(I = V/R)より、100(V)/80(Ω) = 1.25(A)
4) 発熱量は、W = IV より、100×1.25 = 125(W)となりますね。

 出力は (電圧比)の二乗倍---(1/2 なら 1/4)。電流は電圧に比例するので1/2

★100V時も同様に、電熱線は500Wの出力をするのでしょうか?
 電圧比の二乗になります。1/2 でしたら(1/2)² = 1/4。
★接続する電線の許容電流が高くなるだけで、電熱線の出力は同じなのでしょうか?
 許容電流は与えられていないので分かりません。

注意)金属は温度が上昇すると抵抗が増します。
 理科で金属の性質のところで学んだはずです。半導体は温度が上昇すると抵抗が減る。
 ニクロム線は、温度によって抵抗値が大きく変わります。
 またニクロム線のおかれた環境によりニクロム線自体の温度が変わります。
 100Vだと発熱量が小さいためニクロム線の温度が低いと発熱量は大きくなります。


 
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TXV12003さんの指摘どおりで赤熱する電熱線は700℃以上になりますから、常温の抵抗の何倍にもなります。


100Vを加えると温度がかなり低くなりますから抵抗値は下がり2.5Aよりかなり多くの電流が流れますが計算上簡単に求めることはできません。
この時は出力は250Wより増えます。
電熱線の長さを半分して100Vを掛けると同じ温度となって、250Wの電熱線となります。
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想像以上に計算は複雑ですよ。



温度が考慮されていません。

電熱線や白熱電球など、金属は一般的に、温度が上がると抵抗値が上がる性質があり
100Vを掛けた場合、200Vに比べて温度が低くなる分、電熱線の抵抗値を低く考えないといけません。
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電気知識は素人ですので、後で専門の人が回答すると思いますが。



電流=電圧÷抵抗
電圧=電流×抵抗
抵抗=電圧÷電流

電力=電圧×電流
電圧=電力÷電流
電流=電圧÷電力

の関係があります。

まず抵抗値を出すためのに電流を計算します。
電流=電圧÷電力から
200V÷500W=2.5A

そして抵抗値を計算します。
抵抗=電圧÷電流から
200V÷2.5V=80Ω

この電熱線は80Ωです。

そして100Vを入れた時の電流を計算します。
電流=電圧÷抵抗
100V÷80Ω=1.25A

そして100Vでの電力を計算します。
電力=電圧×電流
100V×1.25A=125W

100Vを通すと125Wの電力になります。

ここで考え方として大切なのは、電圧も電流も電力も変わりますけど、抵抗は80Ωで変わらない事ですね。

大切なのは電熱線の抵抗値を求める事です。
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Qニクロム線の抵抗・線径・発熱量について

100Vで600Wのニクロム線があります。線径は約0.6mmです。この抵抗は約16.5Ωです。
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このニクロム線を直列に2本繋ぐと300Wで約33Ωだと思います。(以下全て100Vの設定)
しかし、ニクロム線は赤くならないと思いますが、発熱量は600Wの半分と考えていいでしょうか?
.....とすれば、仮に600Wのニクロム線を半分に切って300Wとすれば、発熱量は600Wの2倍になって赤くなり断線すると思いますが、この考え方でいいでしょうか?
----------------------------------------------------------------------------------------------
しかし、
新しくニクロム線を巻きたいと思ってW数・線径・長さの計算式は色々とありますが、その計算では赤くなり過ぎて断線したり、赤くならいで発熱量が得られ無かったりしております。
ちなみに極短ですが添付画像のような計算(約570W)で実際に実験しましたが、瞬時に断線しました。当たり前ですね。
--------------------------------------------------------------------------------------------------
ニクロム線径と抵抗値の表はありますが、計算通りにはいかないようですので、新しく巻く時の計算式があればお教え下さい。
例えば、
200Wで コイル長さ(密着巻)20㎝、コイル径(芯)3mmの場合、ニクロム線の径は?

100Vで600Wのニクロム線があります。線径は約0.6mmです。この抵抗は約16.5Ωです。
---------------------------------------------------------------------------------------------
このニクロム線を直列に2本繋ぐと300Wで約33Ωだと思います。(以下全て100Vの設定)
しかし、ニクロム線は赤くならないと思いますが、発熱量は600Wの半分と考えていいでしょうか?
.....とすれば、仮に600Wのニクロム線を半分に切って300Wとすれば、発熱量は600Wの2倍になって赤くなり断線すると思いますが、この...続きを読む

Aベストアンサー

No.2に示したURLの「ニッケルクロム電熱線」の「NCHW1」をご覧になってください。線径に関係なく最高使用温度は1100度になっています。つぎに「温度特性チャート」の「電熱線・温度電流特性」をご覧になってください。線径0.2mmを見ると1100度で2.6Aになっています。これは直線上の電熱線を空気中に水平に張った場合の数値であることに注意してください。コイルにする場合には安全度を十分に見込んでください。

参考に示したニクロム線を使うわけではないので、ご使用のニクロム線の仕様を取り寄せてください。

Qニクロム線が熱くなる仕組み

ニクロム線が熱くなる仕組みを教えてください。

E=RIで考えてみたんですけど、よくわかりません。
金属が熱くなるのは電流が沢山流れるからだと習いました。
でも電気がたくさん流れても銅腺は熱くなりません。
なんでですか?

ニクロム線の抵抗:0.00000108Ω
銅線の抵抗:0.000000016Ω
ステンレスの抵抗:0.00000072Ω

電流はI=E/Rになるので、ニクロム線に乾電池に繋いだ場合の電流は
I=1.5V/0.00000108Ω=1388888A
銅線に乾電池を繋いだ場合の電流は
I=1.5V/0.000000016Ω=89285714.29A
ステンレスに乾電池を繋いだ場合の電流は
I=1.5V/0.00000072Ω=2083333.33A

銅線の方が電流はたくさん流れています。
なんでニクロム線は熱くなるのでしょうか?
ステンレスはどうなるのでしょう?熱くなるのですか?

熱くなる事を考えるにはオームの法則以外に必要ですか?
例えとかニュアンスとかじゃなくて、科学的に教えてください。
公式とかを使って教えてください。

ニクロム線が熱くなる仕組みを教えてください。

E=RIで考えてみたんですけど、よくわかりません。
金属が熱くなるのは電流が沢山流れるからだと習いました。
でも電気がたくさん流れても銅腺は熱くなりません。
なんでですか?

ニクロム線の抵抗:0.00000108Ω
銅線の抵抗:0.000000016Ω
ステンレスの抵抗:0.00000072Ω

電流はI=E/Rになるので、ニクロム線に乾電池に繋いだ場合の電流は
I=1.5V/0.00000108Ω=1388888A
銅線に乾電池を繋いだ場合の電流は
I=1.5V/0.000000016Ω=89285714.29A
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Aベストアンサー

 #3です。
 補足を拝見しました。

>もうちょっと子供向けの補足お願いします!

 数式を使った説明が分からないとすれば、これ以上の説明はできません。文章だけで論理的に途中の経過を含めて解説することができないからです。そのため、より深い理解を得たいのでしたら、それだけの勉強をしてからにしたほうがいいでしょう。
 以後の説明は、数式が分かるという前提で行います。

>あの、この答えだとステンレス線が一番発熱量が大きい事になってますが、つまりステンレスが一番熱くなるって事ですか?

 先ほどの前提であれば、そういう結果になりますが、これは乾電池の内部抵抗値と電線の抵抗値によります。
 電線の抵抗値が内部抵抗値と同じとき、消費電力は最も大きく、内部抵抗値から離れるにしたがって、消費電力は低下します。しかし、消費電力の低下は、電線の内部抵抗が大きくなる場合はなだらかですが、小さくなる場合は急激です。
 そのため、内部抵抗を0.2Ωとした場合、この値に最も近いステンレス線の消費電力が最も大きくなり、0.2Ωよりも離れたニクロム線の方が銅線より消費電力が大きくなっています。

>W=E^2 R/(r+R)^2
>↑これって何の公式ですか?

 オームの法則から導いた式です。公式ではありません。
 オームの法則を使うと、電流をIとおけば次のようになります。
  E=Ir+IR   ∴I=E/(r+R)
 次に、消費電力は#4さんが示されたように次の関係があります。
  W=RI^2
 この式に、先ほどのIについての式を代入すると、
  W=E^2 R/(r+R)^2
の式が得られます。
 ちなみに、この式からは消費電力はR=rのとき最大値W=E^2/4rをとることが分かります。

>あと電線の抵抗値ってどういう公式使ったんですか?
>その公式使えば他の金属の電線の抵抗値も求められますか?

 電線の抵抗値Rは、材質の体積抵抗率をρ、長さをL、断面積をSとすると次のようになります。
  R=ρL/S
 この公式は、材質が電線状のもので中に隙間なく材質が密集していれば、他の金属でも電線の抵抗値を求めることができます。

 #3です。
 補足を拝見しました。

>もうちょっと子供向けの補足お願いします!

 数式を使った説明が分からないとすれば、これ以上の説明はできません。文章だけで論理的に途中の経過を含めて解説することができないからです。そのため、より深い理解を得たいのでしたら、それだけの勉強をしてからにしたほうがいいでしょう。
 以後の説明は、数式が分かるという前提で行います。

>あの、この答えだとステンレス線が一番発熱量が大きい事になってますが、つまりステンレスが一番熱くなるって事...続きを読む

Qニクロム線を用いる理由

ヒーターにニクロム線が多く用いられていると以前目にしました。それは「電気抵抗が大きいから」という理由ですが、そこで疑問が生じました。

ジュール熱が、
Q=V^2/R
に従って発生するのであれば、
コンセントに差し込んで、同じ電圧をかけたとき、
電気抵抗Rが小さい方が大きい熱量を発生することになるので、
「電気抵抗が大きくて、発生する熱量が大きいから」
という理由ではないという結論に至ります。

それでは、何故ニクロム線が用いられるのでしょうか?
他に理由があるのか、私の考えに何かがヌけているのか・・・ご意見よろしくお願いします(><)

Aベストアンサー

ヒーターにニクロム線が多く用いられているのは「電気抵抗が大きいから」ではないと思われます。
ヒーターの発熱体は、伝導、対流、放射のどれかによって被加熱物を暖めるために、必ずヒーターの方が対象より温度が高くなります。

そのため発熱体は、高温度での安定性が最も重要です。
1.耐熱性が大きく、熔融、軟化、酸化温度が高く、酸化膜が強いこと。
2.耐食性が大きく化学的に安定なこと。
3.適当な抵抗値(必ずしも最大ではない)を持つこと。つまり、抵抗率が比較的に大きく、温度係数が小さいこと。
4.伸展性が大きく加工がしやすく経済性があること。

などによって、ニッケル・クロム系の合金や鉄・クロム計の合金が適します。
最高使用温度950℃から1200℃のものがあります。

Q電熱線が作りたい

発泡スチロールを切るための道具を作ろうと思います
市販されているものではパワー不足、サイズ不足で使えませんでした。

パワーをコントロールできるように100V電源の調光スイッチ(白熱球などで使われるライトコントロール)を使って見ようかと思っています。

そこで質問なのですが、カッター部分にあたる針金?
金属の糸?には何を使えば良いでしょうか?(以後カッター部分)

ニクロム線はホームセンターには売っていませんでした。他にはステンレス製などなど・・・

スイッチは40W~数百となっています。
40W~100Wで使う場合のカッター部分の太さを教えてください。
長さは、20cmのものと40cmと二種類作ろうと思っています。のでそれぞれ教えてください


あまり細いと焼ききれてしまうような気がしますし・・・

よろしくお願いいたします

Aベストアンサー

これはどうでしょうか?

参考URL:http://park19.wakwak.com/~m-kimura/sub32f/sub321.htm

Q抵抗加熱のヒーターには直流?交流?

金属線に電流を流して加熱させてヒーターを作る場合、電源は直流のほうがいいと小耳に挟んだことがあります。この場合、交流だと何か問題があるのでしょうか?情報が少なくて恐縮ですが、ご回答お願いします。ちなみに、発熱させる温度は最高で1500℃くらいです。

Aベストアンサー

tanceです。

磁界の中で電流が流れると電磁誘導で力が生じます。(フレミングの
左手の法則)電流が直流なら一定の力がかかるだけですから振動には
なりません。交流だとその周波数で、発生する力も方向が逆転するため
振動になります。

実効値というのは「熱にしたら同じになる」という意味と思って結構
です。ということは、直流電流と交流の実効値電流が同じなら同じ熱
になるのですから、ヒータの劣化なども同じと考えてOKです。

ただし、ヒータの熱容量が極めて小さくて、交流の周波数が低い場合は
話がちょっと違ってきます。ヒータが交流の瞬時値に応答してしまう
からです。1500℃ということから、Siチップ上の微細ヒータなどという
ことはなさそうなので、多分50~60Hzの交流で瞬時値に応答することは
ないのではないでしょうか。

Q電気の問題、ニクロム線の長さを求める計算が解りません。

こんばんは。
電気の出題なのですが、どうして計算したらよいか解らず、困っています。
問題はこちらです。

問題)
直径0.6(mm)で抵抗率1.2×10の-6乗(Ω・m)のニクロム線を用いて100(V)1(kw)の電熱器を作るには、ニクロム線が何(m)必要かを求めなさい。

計算方法と、できれば解りやすく説明して頂けると助かります。
どうかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

まず、必要なニクロム線の抵抗値を求めます。

電力=電圧×電流×力率

ですが、電熱線の場合は力率=1です。後は電力に1kW=1000W,電圧に100Vを入れれば電流が出てきます。

後は 抵抗=電圧/電流 から抵抗が求まります。

抵抗から長さを求めるには次の式を使います。

抵抗=抵抗率×長さ/断面積

これから 長さ=抵抗/抵抗率×断面積 となります。これに数値を代入すればよい。引っかからないとは思いますが、断面積は単位をm^2で表すようにしてください。

Q電熱線を低電圧で使用する方法

家庭菜園で種を発芽させるために電熱線で温めようと考えました。
素人なので、また、水を使うので100Vを使うのは恐ろしい。また、ちょっとだけなので小電流で済むだろうと考えて始めました。
農業用の電熱線
http://store.shopping.yahoo.co.jp/tackey/b2b9beb2b5.html
にあるような商品を友人から無料で手に入れました。100V用のものです。
私が手に入れたのは、約60mその抵抗値は、16.6Ωでした。
W=E^2/R=100^2/16.6=602W
600W用の電熱線と理解しました。
2坪用の電熱線のようです。
私は、0.5坪程度のもので十分です。
これでは、電力が大きすぎると思いました。

そこで、電力を落として使おうと考え、1/4に切断しました。
同時に、やはり頂き物の9-24V変圧器を使用して電圧を落とせば適当な電力で使用できると試行しました。
1/4に切断した電熱線の抵抗値は、4.2Ωでした。
これを24Vで使用すると、
W=E^2/R=24^2/4.2=137W
この程度の電力で良いだろうと使い始めました。
電熱線は、わずかに感じる程度の暖かさでした。
そして、変圧器は、さわると熱く感じるほどに発熱していました。

もう少し、暖かい方がよいと思い、1/4に切断したケーブルを並列に接続しました。
抵抗値は、2Ω程度ということです。
電力は、倍の260W程を想定しました。
しかし、
なんと、変圧器が熱を持ち壊れてしまいました。
この変圧器は、定格電流などの表示がないものでした。
ヒューズは備えられていましたが、ヒューズは破損していません。パイロットランプも点灯します。

前説が長くなりましたが、ここで質問です。
Q1.
24Vで300W程の電力が欲しい場合、
I=W/E=300/24=12.5A以上のの許容値を持つ変圧器が必要と言うことでしょうか。
このような大容量のコンバータは一般に見かけません。
私が思うような使い方はそもそもしないものでしょうか。
Q2.
農業用ということで水を使います。だから、素人としては感電防止のため低電圧でと考えたのですが、低電圧での使用は電流が大きくなってしまいます。高電圧ならば、電流が少なくてすみます。
電熱線を扱うようなときは、高電圧を使用した方が良いのでしょうか。
Q3.
前説で書いたように変圧器が発熱し壊れました。
つまり、変圧器自体がエネルギーを使用します。
ここで、24Vで100Wの電力を得る場合I=W/E=100/24=4.16Aと、
100Vで100Wの電力を得る場合 I=W/E=100/100=1A
電圧を高くするほど電流は少なくて済むことになりますが、
変圧器が熱くなるための電力は同じ100Wの使用であっても
変圧器を使用しない100Vで電熱線を使った方が効率がよいことになるのでしょうか。

オームの法則程度ならわかっているつもりの者の質問です。
なにとぞよろしくお願いいたします。

家庭菜園で種を発芽させるために電熱線で温めようと考えました。
素人なので、また、水を使うので100Vを使うのは恐ろしい。また、ちょっとだけなので小電流で済むだろうと考えて始めました。
農業用の電熱線
http://store.shopping.yahoo.co.jp/tackey/b2b9beb2b5.html
にあるような商品を友人から無料で手に入れました。100V用のものです。
私が手に入れたのは、約60mその抵抗値は、16.6Ωでした。
W=E^2/R=100^2/16.6=602W
600W用の電熱線と理解しました。
2坪用の電...続きを読む

Aベストアンサー

No.6です。補足します。
電圧に関わらず電流が問題になるのですが、人体の電気抵抗は大きいため50V以下だとよほど特殊な接続---ふたつの銅電極を食塩水をつけた手で心臓を経由する形で持たない限り致命傷となる電流は流れません。
 そのため、50V未満の電圧は、電気設備技術基準(60V以下)や労働安全衛生規則では制約がありません。複数の導体に接触しても危険な電流が流れない電圧とみなされているからです。乾電池の両端を持ったって感電しないでしょ。

 農業用ヒーターの場合は、通常は100Vで作成されていますが外皮の金属は接地する形になっていますから、基本的に感電の心配はありません。接続部分はしっかりと絶縁して、設置した金属ケースに収納してください。
 No.6で50Vで提案したのは、その理由によるものです。

Q電気モーターに負荷がかかったとき電流値が上がるのは何故

電気モーターに負荷がかかったとき電流値が自動的に上がって、ひどいときにはブレーカーが働いて電気が止まったりします。
何故負荷がかかると電流が大きくなるのか、優しく教えて下さい。

Aベストアンサー

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁界と回転子の間に滑りをもつ
事によってトルクを発生させて回っています。

ここまでわかったら、誘導電動機の滑り-トルク曲線は書けますよね?

ですから、外から力が加わると回転数が落ち(滑りが大きくなり)
トルクが大きくなってバランスする回転数で回ります。

フィードバック制御が無い場合は、ここで終わりです。

しかし、多くの場合回転数制御をするために、フィードバックが
ありますので、回転数が落ちるとトルクを大きくして、元の回転数に
戻そうと制御します。

方法は、回転磁界を速くして滑りを大きくするか、回転磁界の磁束
密度を大きくするかのどちらかです。

多くは、3Dマップによって周波数と磁束密度を制御しますが、
簡単にインバーターで周波数を上げて、回転磁界を速くしてやれば
回転が上がります。磁束密度を上げる場合は電流を増やすわけです
が、どちらの場合も多くのエネルギーを与えるますので、電圧が一定
ならば電流が増えます。

同期電動機も同じようなものです。

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁...続きを読む


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