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理科 中学生

Q. 中学理科 電流計算  6️⃣の問題について、3枚目の下線部がわかりません💧‬

4 次の実験 1.2について あとの各問いに答えなさい。 ただし, 電流が流れる部分のうちでは, 電熱線以外の抵抗は考えないものとし、それぞれの電熱線の抵抗の値は変化しないものとしま す。さらに、電熱線で発生した熱はすべて水の温度上昇に用いられるものとし, 水から空気や 実験器具への熱の移動はなく、水の蒸発も考えないものとします。 【実験】 [1] 発泡ポリスチレンのカップに、くみ置きの水を 100g入れて温度計で温度を測定したところ、室 温と同じく 20.0℃だった。 [2] 電源装置, スイッチ、2つの端子,6.0Vの電圧 を加えたときに消費する電力が4.0W である電熱 線Pを導線でつなぎ, 電熱線Pを[1]の水にさし た。図1は、このときのようすである。 [3] 図1のクリップa〜dを, 電圧計,電流計の端 子につなぎ 電源装置の電圧の値を6.0V に設定し た。 図 1 電源装置 スイッチ ale 端子 温度計 端子 水100g 発泡ポリスチレン のカップ 電熱線 P [4] スイッチを入れて、水をガラス棒でかき混ぜながら,スイッチを入れてから7分間,電 流を流したところ、水の温度は24.0℃にまで上昇した。 【実験2】 スイッチ b a C 端子 温度計 [1] 2個の発泡ポリスチレンのカッ 図2 電源装置 プに,くみ置きの水を100gずつ 入れて,温度計で温度を測定し たところ, どちらの水の温度も, 室温と同じく 20.0℃だった。 [2] 電源装置, スイッチ, 2つの端 子, 電熱線P, 6.0Vの電圧を加 えたときに消費する電力が 6.0W である電熱線Qを導線でつなぎ, 電熱線P,Q を [1] の水に1本ず つさした。 図2は, このときの ようすである。 温度計 d 端子 水100g 電熱線Q 発泡ポリスチレン のカップ ↓ 水100g 発泡ポリスチレン 電熱線 P のカップ [3] 図2のクリップ a ~dを, 電圧計, 電流計の端子につなぎ, 電源装置の電圧の値を 6.0V に設定した。 [4] スイッチを入れて、水をガラス棒でかき混ぜながら,スイッチを入れてからの時間と, 水の温度の関係を調べた。 -5- 中H-303 1 2

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理科 中学生

この写真の問3と問4が分かりません。 どなたか、解説お願いします🙇‍♀️

8 自 次の実験について,問いに答えなさい。(23年度・19 年度改) 1 図1のように,抵抗器 a, b を並列につなぎ,それぞれの抵抗器のとなりにスイッチ①, ②をつないだ。スイッチを開けたり閉じたりして、回路の電圧の大きさや電流の強さを測 定した。また,図2のグラフは抵抗器 a, b それぞれに加わる電圧の大きさと流れる電流の 強さとの関係を表したものである。 図1 図 2 スイッチ① 電流計 A 抵抗器a |電圧計 (V) 抵抗器b 106A スイッチ② 電流(A) V=AQ 0.5 12:20A 0.4 0.3 0.2 |抵抗器 0.6 20/20 0.1 抵抗器b 0.0 a 2 0123456 電圧(V) 問1 抵抗器 a の電気抵抗の大きさは何Ωですか, グラフから求めなさい。 V-AR 4-012-2 問2 スイッチ①を閉じたとき,抵抗器aの両端の電圧の大きさが12Vであった。 抵抗器aを 流れる電流の強さはいくらですか、 求めなさい。 問3 回路全体の電圧の大きさを 18V にして, 回路全体の電流の強さが 0.6A のとき,スイッチ ①,②はそれぞれどのようになっていましたか, ア~エから選びなさい。 アスイッチ ①,②を両方開ける。 イスイッチ①を閉じて, スイッチ②を開ける。 ウスイッチ②を閉じて, スイッチ①を開ける。 エスイッチ ① ②を両方閉じる。 302 20 c 624 2 問4 スイッチ①,②の両方を閉じたとき、回路全体の抵抗の大きさを求めなさい。 L 81/51 π

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物理 高校生

物理 (2)(ウ)についてです。 なぜ電場からの静電気力はーeEではなくeEなのでしょうか。

6 オームの法則と抵抗率■ 次の文中の せよ。 断面積 S[m²],長さl [m] の金属導体中の自由電子の運動モデルより,導体の電気抵 抗について考えよう。 電子が金属中を一定の速さ [m/s] で動き,電流I [A] が流れているとする。この 金属の単位体積中の自由電子の数をn [1/m²〕,電子の電気量を -e [C]として、電 流I[A] を表すと, I ア となる。 イ〔V/m]の電場が生じる。 (2)金属の両端に電圧 V [V]を加えると,金属導体内部にレイ [V/m] の電場が生じる。 金属内の自由電子はこの電場から力を受けながら移動するが, 熱振動している金属 の陽イオンと衝突してその運動を妨げられる。 つまり, 陽イオンは電子の流れに 抗力を及ぼす。この抵抗力の大きさは電子の流れの速さに比例すると仮定し、 [N] で表す (k は比例定数)。 電子は電場から受ける力と抵抗力がつりあって等速 線運動しているとすると,vであり、(ア),(ウ)よりI=土が得られる。 (3)(2)で得られた電流I[A]と電圧 V [V]の関係式より,金属の電気抵抗 R [Ω] および 抵抗率p[Ω・m] は,それぞれ R=オおよびρ=カで表される。 は,それぞれR=オ (4) 金属の温度 T [°C] における抵抗率 [m] は, 0℃における抵抗率を po [Ω・m]. 温度係数をα[1/K] とすると,=ox(キで表される。 考察した金属導体に電圧 V [V] を加えて電流I [A] が流れるとき, t[s] 間 に発生するジュール熱はク [J] で与えられる。 これは, 自由電子の運動モデル より説明できる。すなわち, 導体中の1個の自由電子には負極側から正極側へ静電 気力 がはたらき, t[s]間でその力の向きにコ [m]だけ移動するの [N] で,この電子は(ケ)×(コ)の大きさの仕事をされる。 導体中の自由電子の総数は サだから,ジュール熱 Q [J] は全自由電子がされる仕事の大きさとして Q=(ケ)×(コ)×(サ)となり, t[s] 間に発生するジュール熱ク [J]に等しい。

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