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水温の上昇が大きくなるのは、熱量が一番大きい電熱線を使用したときです。
では、熱量が一番大きいとはどういうことかというと、
熱量＝電力×秒 で求められます。また電力は
電力＝電流×電圧 で求められます。ということは
熱量＝電流×電圧×秒 という式なるわけです。
この式は、熱量と、電流・電圧・秒それぞれが比例します。
今回の問題では、電源の電圧は6V。時間を5分としているので、どのつなぎ方もこれらの数値は変わりません。
ですが、電流だけは抵抗の値によって変わってきますので、電流の量だけ見れば、どれが一番水温が高くなるかもわかるということです。
ここまでわかっていただけましたでしょうか。
では続きを。
上記では、電流の量だけを見れば、どれが一番水温が高くなるかがわかると書きましたが、では、電流がどうだったら、水温上昇が大きくなるのでしょうか。
熱量と電流は比例します。これは熱量の式からわかります。ですので、電流が大きければ大きいほど、熱量も大きいから水温上昇も大きいということになります。
また、電流と抵抗の値は反比例をします。これは、抵抗＝電圧÷電流の式から分かります。
つまり、「水温上昇がもっとも大きいものは、抵抗が一番小さい」ということになります。
問題の選択肢の中で、一番抵抗が小さいものを選べばそれが答えになります。
①の抵抗…15W÷6V=2.5A から、6V÷2.5A＝2.4Ω
②の抵抗…12Ω
③の抵抗…直列回路の抵抗は、それぞれの抵抗の和になりますので、4Ω+2.4Ω＝6.4Ω
④の抵抗…並列回路の抵抗は、「積÷和」という公式があり、(4Ω×12Ω)÷(4Ω+12Ω)＝48÷16＝3Ω
よって、一番抵抗が小さいのは②になりますので、温度上昇が最も大きくなるのは、②ということになります。
いかがでしょうか。
数が大きければ抵抗は小さくなるのですか？
数とは何の数でしょうか
2.4Ωが1番抵抗が大きくて12Ωが1番抵抗が小さいということですか？分かりにくくてすみません。
抵抗の値の大小はそのままです。
そうではなくて、
抵抗の値が小さいほど、流れる電流が大きくなり、電力が大きくなり、熱量が大きくなり、水の温度上昇が大きくなるということなのですが、解りにくいですかね。
「抵抗の値の大小はそのまま」という部分が分かりません…何度も質問してしまいすみません。
抵抗の値は2.4Ωは小さい、12Ωは大きいです。
私が言いたいのは、『抵抗が』小さいと『電流が』大きくなるということです。
抵抗が小さいと電流が大きくなるのであれば何故12Ωが最も水温が高くなるかが分かりません。
うわぁ痛恨の間違い。ほんっっっとにごめんなさいね。見間違えていた。
抵抗が小さいのは①なので、温度上昇が一番大きいのは①です。
全然大丈夫です！わざわざ詳しく教えてくれてありがとうございます！
わかりました。