■ジュール熱の式をオームの法則を使って変形
まずはジュール熱を式で表すのね。なんとなく覚えてるんだけど,文字がたくさん出てきたような気がする。
たくさんは出てこないよ。ただ,オームの法則を使って式を変形できるので,たくさんあったような気がするんじゃないかな?
確か基本は
だったと思うんだけど。
そうだね。その式をオームの法則
を使って変形するよ。
この問題では抵抗値
と,抵抗に流れる電流
が与えられているから,
が最初の選択肢ね。
■単位がジュール:熱量,エネルギー,仕事
次の単位の問題が良く分からないわ。ジュール〔J〕をkg,m,sを用いて表すって,どういうこと?
本来は「次元」っていう考え方を使うんだけど,ある単位を別の単位で表そう,という考え方はよくあるんだよ。
今はジュールという単位をジュール熱という「熱量」の単位として使っているけど,他にもジュールが単位の物理量ってあるよね。
えっ,まだあるの?あとは・・・そういえば,仕事の単位もジュールだっけ?
この問いではジュールをkg,m,sで表したいから,力学の分野で考えるのが良さそうだよね。
まぁ,kg,m,sに熱量のイメージはないわね。エネルギーか,仕事を考えるってこと?
そうしよう。とりあえず,力学分野のエネルギーで思いつくのは何?
運動エネルギーの式と,それぞれの単位をまとめてみてくれる?
エネルギーじゃなくて,仕事でもいいのよね。仕事の単位もジュールだから。
力の単位がニュートン〔N〕だから,kg,m,sで表せないわよ。
力をkg,m,sで表すとすると,運動方程式ね。つまり,
だから,
そうでしょ。これが物理の面白いところだね。それでは次,問4にいこう。
■まずは簡単な回路から
どちらの30
の抵抗に流れる電流を求めるんだけど,(a)の回路の方は簡単でしょ。
2つの抵抗が直列に繋がっているので,合成抵抗は単純に足し算をして,40
よね。10Vの電圧がかかっているから,オームの法則
を使って,
その通り!
=0.25Aだね。それじゃあ,(b)はどうなるだろう?
■簡単そうで難しい?
こういうのはあんまり見たことがないので,難しいわ。とにかく,電池の正極から出た電流
は,30
の抵抗を通るわよね。そのあと2つに分かれるの?
枝分かれしているから,そう考えるのが自然だね。枝分かれしているっていうことは,並列回路になっているということなんだよ。分かりやすく描くとこんな感じ。
普通,並列だと抵抗の比と逆の比で電流が流れるんだよね。例えば,下側に20
の抵抗を接続したとすると,
そうだよね。だから,図に描くとこんな感じになるんだ。
そういうことだね。つまりすべての電流が下を流れるんだ。電流は上の抵抗を通らず回路をショートカットしているので,「回路をショートさせる」と言ったりするね。
つまり,30
の抵抗に10Vの電圧をかけたら,何Aの電流が流れるか?っていう問題になるのね。オームの法則
を使うと,