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電流のはたらき
A. 電流が生むエネルギーと磁界の基本法則
①電力と熱量、電力量の緻密な理解
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・電力(P)の定義と計算に1秒あたりに消費される電気エネルギーの量を電力といい、単位は
ワット(W)を用いる。
電力の値は、その器具にかかる電圧(V)と流れる電流(A)の積で求める
(式/P[W]=V[V]×I[A])
・熱量(Q)と発熱反応・電流が流れることで発生する熱の量を熱量といい、単位はジェール(J)
を用いる。
熱量は電力(W)と電流を流した時間(秒)の積で決まり、電力が大きいほど、また時間が
長いほど発生する熱量は多くなる
1gの水の温度を1度上昇させるのに必要な熱量は約42丁である。
・電力量の概念に一定時間電流を使ったときに消費された電気エネルギーの総量を電力量という。
単位はジェール(J)のほか、ワット時(Wh)やキロワット時(kWh)も使われる
電力量は「電力(W)×時間(S)」で算出され、家庭の電気料金の基準にもなっている。
②電流が作る磁界とその向き
・磁界と磁力線の性質:磁力がはたらく空間を磁界(磁場)という。
磁界の向きは、その場所に置いた方位磁針のN極が指す向きと定義される。
この磁界の様子を、N極から出てS極に向かう線で表したものが磁力線であり、
線の密度が高いほど磁界が強いことを示す
・直線状の導線のまわりの磁界・電流が流れる導線のまわりには、導線を中心とした同心円状
の磁界が発生する。
電流の向きを右手の親指に合わせると、残りの4本の指が巻く向きが磁界の向きとなる
(ねじの法則
・コイルのまわりの磁界に導線を輪にしたコイルに電流を流すと、それぞれの導線が作る
磁界が重なり合い、棒磁石と同じような磁界が形成される。
コイルの巻き数を増やしたり、電流を強くしたりすることで、発生する磁界をより強く
することができる
KOKUYO LOOSE LEAF ノ-936AT

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B.磁界による力と電磁誘導・電流の性質
①電流が磁界から受ける力
・力の発生と向き・磁界の中に置かれた導線に電流を流すと、導線は磁界から力を受けて
移動する。
この力の向きは、電流の向きを逆にするか、磁界の向き(磁石の極)を
逆にすると反対になる
・力の大きさを変える条件・受ける力を大きくするには、「電流を強くする」「磁石の磁力を強くする」
といった方法がある。
この原理を応用し、磁界の中でコイルに電流を流し続けて回転させる
装置がモーター(電動機)である。
②電磁誘導と誘導電流のメカニズム
・電磁誘導の現象:コイルの中の磁界が変化することによって、コイルに電圧が生じて電流が
流れる現象を電磁誘導という。このとき流れる電流を誘導電流と呼ぶ
(記述頻出・誘導電流を強くする方法より大きな電流を得るためには、
(1) 磁石を速く動かす、(2)より強い磁石を使用する。
(3)コイルの巻き数を増やす、の3点が有効
・発電機の原理:電磁誘導を利用して、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する装置を
発電機という。
③直流と交流の比較と特性
・直流(DC):電流の向きと強さが常に一定である流れ方。乾電池や蓄電池からの電流がれに
あたる。
・交流(AC)・電流の向きと強さが周期的に変化する流れ方。
家庭用のコンセントから供給される電気であり、東日本(50Hz)と西日本(60Hz)で
周波数が異なる
・周波数:交流において、電流の向きの変化が1秒間に繰り返される回数を周波数といい、
単位はヘルツ(Hz)で表す。