中2物理【電力】

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1.電力

■電力
電気器具の能力の大小。単位は[W(ワット)]。

豆電球の能力は「光エネルギー」を出すこと。
スピーカーの能力は「音エネルギー」を出すこと。
電熱線の能力は「熱エネルギー」を出すこと。

電力とは1秒あたりにどれだけのエネルギーを出すことができるかを表します。

「36W」と書いてある電球は

1秒当たり36Jの光エネルギーを出すよ

ということです。


※本当に正確に言うならば、電力とは「1秒あたりに電流がどれだけ仕事をするか」ということです。
消費電力とは「1秒あたりにどれだけの電気エネルギーを消費するか」ということです。


■電力の求め方

$$電力[W]=電流[A]×電圧[V]$$

これにオームの法則を組み合わせて

$$電力[W]=抵抗×{ 電流 }^{ 2 }=\frac { { 電圧 }^{ 2 } }{ 抵抗 } $$

として計算もできます。

■電力が表記されている電気器具


(引用先→http://www.tlt.co.jp/tlt/support/faq/lamp/all.htm)

電気製品の中には上の図のように

「100V-54W」

のような、電圧と電力が合わせて表記されているものがあります。

これはその製品に

仮に100Vの電圧を加えたら、54Wの電力を消費しますよ

という意味です。

例えば「6V-9W」と書いてある電球があったとしましょう。

仮に6Vの電圧を加えたら9Wの電力になるので

$$電流(A)=9W÷6V=1.5A$$

の電流が流れていることになりますね。

6Vのとき1.5Aの電流が流れるので、オームの法則を使って

$$抵抗(Ω)=6V÷1.5A=4Ω$$

という抵抗値を持つことになります。

このように「○V-○W」の電力表記がある場合、必ずその抵抗を求めるようにしておきましょう。

2.電圧が2倍になると電力は何倍?

「6V-9W」の表記のある電球Xがあるとしましょう。
さきほどのとおり、この電球Xは4Ωの抵抗を持ちます。

ではこの電球Xに12Vの電圧を加えると電力はいくらになるでしょう?

$$電流(A)=12V÷4Ω=3A (オームの法則より)$$
$$電力=3A×12V=36W$$

と求めることができます。

まとめましょう。

電球Xに6Vの電圧を加えると9W。
電球Xに12Vの電圧を加えると36W。

見ての通り、

電圧を2倍にすると電力も2倍・・・

にはなりません!

電圧と電流は比例の関係ではないのです!!

電圧を2倍にすると、電力は4倍になります。
電圧を3倍にすると、電力は9倍になります。
電圧を4倍にすると、電力は16倍になります。

つまり電圧をn倍にすると、電力はn2倍になります

ひっかけ問題としてよく出るので注意!

■このページのポイント

・W=A×Vを覚えておく。
・「●V-●W」表記の器具の問題は抵抗を求めておく。
・電圧をn倍にすると電力はn2倍になる。

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