English内容をスキップ現在,ふりがな・翻訳表示の調整中です。gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。電気は,いろいろな電気器具を通して,熱(アイロン)や光(蛍光灯),音(スピーカー)を発生させたり,運動(モーター)を起こしたりする能力がある。このような能力は一般にエネルギーとよばれ,特に電気のもつエネルギーを【電気エネルギー】という。表示されている消費電力が大きいと,消費される電気エネルギーが多くなる。そのとき,熱,光,音,運動などのはたらきは大きくなる。電気器具には,「W」という表示が必ず見られる(図21)。この値は,それぞれの電気器具がはたらくとき,1秒間当たりに消費される電気エネルギーを表しており,これを【電力】❶という。電力の大きさは,電気器具にかかる電圧と,そのとき流れる電流の積に等しく,単位はワット(記号W)が使われる。$$電気器具では,1Vの電圧で1Aの電流が流れるとき消費する電力が1Wと決められている。家庭用の電圧は一般に100Vです。Aとなり,その電気器具には,12Aの電流が流れるように設計されているということです。電熱線の熱ドライヤーを使うとき,ドライヤーからあたたかい空気が出るのは,中の電熱線で電気エネルギーが熱になり,その熱で空気があたためられるからである。日常では,「熱」と「温度」を区別せずに使うこともあるが,理科では,これらは使い分ける。熱はエネルギーの一種で,物体が熱エネルギーを受けると温度が上がる。温度は「°C」などの単位で表される。熱エネルギーの量は【熱量】で表し,単位はジュール(記号J)が用いられる❶。熱量の単位には,「カロリー(記号cal)」もある。カロリーは,食品のもつエネルギーを表すためにも使われている。水の温度を1°C上昇させる。3年p.473年p.48gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.149>電気器具を使う時間が長いほど,発生する熱量は大きくなることが予想できる。それ以外に熱量が大きくなる原因として何が考えられるだろうか。熱量に関わる要素について,どのように科学的に探究できるだろうか。気づき(a)100W100Wと500Wの電熱線に,それぞれ3Vの電圧をかけて10秒後のようす。温度の分布が色のちがいでわかる赤外線サーモグラフィーを使っている。電熱線❶による温度のちがい(b)500W100Wと500Wの電熱線に,同じ電圧で同じ時間通電したとき,何が異なるでしょうか。これは説明のための写真である。抵抗器は非常に熱くなるので,長時間通電させない。電熱線は抵抗器の一種である。電熱線のはたらきは,電力や時間とどのような関係にあるか。それを調べるために,どのような実験を行えばよいか。電熱線で消費する電力が大きいほど,または時間が長いほど,電熱線で発生する熱は多くなりそうだね。正確な関係は実験しないとわからない。変える条件を決めよう。電熱線に電流を流して発熱させるだけでは,熱を数値としてはかることができません。そこで探究4では,電熱線を水に入れ,「水の上昇温度」を調べることにします。こちらの班は「電力を一定」にして時間をはかりながら,「時間と水の上昇温度の関係」を調べよう。gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.150>これはどういう考えで計画した実験なのかな。同じ実験装置で,電圧を6Vと一定にしたまま(電力を一定にしたまま),はかる時間を長くしながら熱量の変化を調べます。同じ実験装置で,時間を5分と決め,電圧を変えて(電力を変えて)何回か実験し,熱量の変化を調べます。変化させる量,変化する量を意識しましょう。グラフの横軸(変化させる量)は時間です。グラフの横軸(変化させる量)は電力です。発泡ポリスチレンの容器と板,実験用ヒーター,電流計,電圧計,電源装置,クリップつき導線,スイッチ,温度計,スタンド,メスシリンダー,ガラス棒,時計1.実験装置を組み立てる光学台を組み立て,凸レンズの焦点距離の位置と,焦点距離の2倍の位置に印をつける。2Ωの実験用ヒーターを用意する。発泡ポリスチレンの容器に水を100cm3(100g)入れて,室温と同じくらいになるまで放置してから温度をはかる。下の図のように装置を組み立てる。容器や温度計に実験用ヒーターがつかないようにする。熱で発泡ポリスチレンの容器がとける。gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。電圧調整つまみを0に合わせておく。電源スイッチが切れていることを確認し,プラグをコンセントに接続する。端子の+,−をまちがえないように回路につなぐ。回路の配線を点検してからスイッチを入れ,電圧調整つまみを動かして必要な大きさの電圧にする。実験が終わったら,電圧調整つまみを0に合わせて,スイッチを切る。プラグをコンセントからぬく。機器と導線をつなぐ(a)導線の端をつなぐとき(b)バナナプラグでつなぐとき(c)クリップでつなぐときgkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。回路の電流や電圧をはかったとき,予想の値とずいぶんちがうなと思ったら,まずクリップのはさみかたを見直します。電流計を回路につなぐ回路のスイッチを切った状態で,回路の電流の大きさを測定したい部分に,電流計をはさみこむようにつなぐ(このようなつなぎ方を「直列につなぐ」という)。このとき,電流計の+端子を電源(電池)の+極側に,−端子を電源の−極側につなぐ。目盛りを正面から見て読み取る。電流計を電池だけに直接つないだり,豆電球の両端につないだりしない。大きな電流が流れてこわれてしまう。指針が反対向きにふれたら,すぐスイッチを切って,正しくつなぎ直す。つながないと電流計がこわれてしまう。指針がふり切れたら,すぐスイッチを切って,正しくつなぎ直す。検流計は,電流計よりも微弱な電流を検知するのに適している。電流が+側から流れこむと指針が右にふれ,−側から流れこむと左にふれる。School)gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。回路のスイッチを切った状態で,回路の電圧の大きさを測定したい部分に,電圧計を並列につなぐ。このとき,電圧計の+端子を電源(電池)の+極側に,ー端子を電源のー極側につなぐ。目盛りを正面から見て読み取る。電圧計は回路に並列につなぐ。直列につなぐと,回路にはほとんど電流が流れなくなり,電圧をはかることができない。指針が反対向きにふれたり,指針がふり切れたりした場合,スイッチを切って,正しくつなぎ直す。一般的な電流計,電圧計は,計測できる最大値に対して機器の誤差が約2.5%あります。このような誤差も考えて探究の考察を進めましょう。School)gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。2Ωの実験用ヒーターに6.0Vの電圧をかけて,そのときの電流の大きさをはかる。電圧と電流の大きさを一定にしたまま,ときどきガラス棒で水をゆっくりかき混ぜ,1分ごとに5分後までの水の温度をはかる。測定したヒーターの電力,および,時間と水の上昇温度を右のような表にする。2Ωの実験用ヒーターに3.0Vの電圧をかけ,そのときの電流の大きさをはかる。ときどきガラス棒で水をゆっくりかき混ぜ,5分後の水の温度をはかる。2Ωの実験用ヒーターに4.5Vの電圧をかけ,そのときの電流の大きさをはかる。ときどきガラス棒で水をゆっくりかき混ぜ,5分後の水の温度をはかる。2Ωの実験用ヒーターに6.0Vの電圧をかけ,そのときの電流の大きさをはかる。ときどきガラス棒で水をゆっくりかき混ぜ,5分後の水の温度をはかる。方法1,2,3の結果を右のような表にする。A,Bの結果をそれぞれグラフにする。実験Aを行った班のグラフと,実験Bを行った班のグラフをもとに,電力,時間,水の上昇温度の関係を求められるか。gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。実験A電力を一定にして求めた結果から,時間と水の上昇温度の関係をグラフにすると,図23のようになる。実験B時間を一定にして求めた結果から,電力と水の上昇温度の関係をグラフにすると,図24のようになる。図23から,電力という条件を一定にした場合に,上昇温度は,電流を流した時間に比例することがわかる。図24から,5分間という時間の条件を一定にした場合,上昇温度は電力に比例することがわかる。,「水の上昇温度」は,「電熱線に電流を流した時間」にも「電力」にも比例するといえる。いう値(上昇温度)が,x(電力)にも比例していて,z(時間)にも比例していた。よって変わってしまうんだね。いう式になるんだろう?4Ωや6Ωの実験用ヒーターを使っても同じ関係になるかやってみよう。gkt-horizontal-line※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。電熱線の熱量は,電流を流した時間と電力に比例し,これをジュールの法則という。$$p.267の例題で,熱量の計算に慣れておきましょう。電力量〜消費された電気エネルギーの総量〜電力は1秒間当たりに消費される電気エネルギーであるから,「電力〔W〕×時間〔s〕」は,その時間に消費された電気エネルギーの総量を表し,これを【電力量】という。電力量の文字Wは「Work(仕事)」の意味です。電力量を表す文字Wと,電力の単位である「W」は同じ文字を使うので,まちがえないようにしましょう。$$電力量の単位は,熱量と同じようにジュールであるが,【ワット秒】(記号Ws)も使われる。ここでジュールの法則と電力量の式の右辺を考える。電熱線では,消費された電力量(電気エネルギー)すべてが熱に変わるということである(図25)。電熱線だけでなく,いろいろな電気製品で消費された電気エネルギーの総量も,電力量で表される。この式から,電熱線で1Wの電力を1秒間消費すると,電力量は1Jであり,いいかえると1Jの熱量が発生することがわかります。太さや長さが異なる電熱線を使っても,それらが消費する電力が同じであれば,同じ時間で発生する熱量は同じになるということです。熱量は時間にも比例するので,長時間使った分だけ熱量は増える。「s」は「秒」を表す英語のsecondの頭文字である。School)ニュース※科学ニュースの更新は2025年4月を目処にはじまります。2023年1月1日この節に関わるニュースはまだありません。検定教科用図書を,ウェブページとして公開しております。教科書の写真・図版は,権利者の許諾のもとインターネットで公開しております。ご利用は,著作権法第35条ガイドラインの範囲内でお願いいたします。コンテンツは無料でご利用いただけます。通信料は利用者のご負担となります。教科書アドバイザー「理科マス!」は月ごとの使用回数制限があります。ご利用できない場合は,サイト内検索機能に切り替わります。