高校物理

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5分でわかる!消費電力:P[W]

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5分でわかる!消費電力:P[W]

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この動画の要点まとめ

ポイント

消費電力:P[W]

高校物理 電磁気24 ポイント1 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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テレビや冷蔵庫、ドライヤーなどの家電製品には 消費電力 〇〇W(ワット)などと記されています。今回は、この 消費電力 について解説します。

消費電力は「1[s]間に抵抗で発生する熱」

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いま、抵抗値R[Ω]の抵抗に起電力V[V]の電池をつなげ、t[s]間でQ[C]の電気量が流れたとします。

高校物理 電磁気24 ポイント1 図

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上の図では、高電位V[V]から低電位0[V]の向きに電流I[A]が流れますね。 抵抗に電流が流れる とき、実は 熱が発生 します。この熱に注目したとき、 1[s]間に発生する熱 のことを 消費電力 と言います。消費電力は記号Pで表され、単位はW(ワット)です。単位[W]は、[J/s]とも表され、 1[s]あたりに発生するジュール熱 のことを表します

Q[C]が持つ位置エネルギーの減少分に注目

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では、抵抗で発生するジュール熱はどう求めることができるのでしょうか?そもそも 電流 とは、 1[s]あたりに導線の断面を通過する電気量 の値でした。t[s]間に抵抗を通る電気量がQ[C]のとき、この Q[C]が持つエネルギー に着目してみましょう。

高校物理 電磁気24 ポイント1 図

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+1[C]の電荷が持つ位置エネルギーは電位で表されるので、抵抗の入口で電位がV[V]のとき、電気量Q[C]が持つ位置エネルギーはQ×V[J]です。このQ[C]が抵抗内を移動したとき、抵抗の出口では電位が0[V]なので、位置エネルギーはQ×0[J]に減少します。入口で持っていた位置エネルギーがすべて失われてしまっているんですね。この 失われたエネルギーはすべて抵抗の中で熱に変わってしまった のです。

t[s]間に発生するジュール熱がQV[J]だから……

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t[s]間に抵抗を通る電気量がQ[C]のとき、ジュール熱QV[J]が発生することがわかりました。 消費電力P[W]1[s]間に発生する熱 のことなので、
P=QV/t [W]
で求めることができますね。

消費電力を電流I、電圧V、抵抗Rで表そう

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P=QV/tの式をよく見ると、Q/tがあります。これは電流Iを求める式ですね。したがって、 消費電力P[W] は電流Iを使って表すことができます。

高校物理 電磁気24 ポイント1 クマさんのまとめ1行目 空欄埋める

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さらにオームの法則を使えば、以下のように式変形できます。

高校物理 電磁気24 ポイント1 クマさんのまとめ 空欄埋める

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(消費電力P)=(電流I)×(電圧V) を基本形として、 電流I、電圧V、抵抗Rのうち2つの情報が分かっていれば必ず消費電力Pを求めることができる ということをおさえておきましょう。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

消費電力:P[W]
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