電気分野,いよいよ最終回です!最後は電力と電力量についてお話したいと思います。電流のする仕事とは教科書や物理を解説しているサイトを見ると,「電力量とは,電流がする仕事である」と書かれています。正しいのですが,これだけの説明で高校生が本当に理解できてるのかなーって考えると,答えはNOではないでしょうか?初学者に「電流がする仕事」では言葉足らずなので,もう少し詳しく見てみましょう。「仕事」という単語が登場していますが,これは力学で勉強した,あの「仕事」です。www.yukimura-physics.com仕事とは,「力を加えて物体を動かすこと」でしたが,もうひとつ大事なポイントがありました。それは,「エネルギーの変化分」としての仕事です。簡単におさらいしましょう。100Jの位置エネルギーをもつ物体が落下して,位置エネルギーが20Jになったとします。減った分(80J)はどうなるかというと,物体の運動エネルギーになるのでした。仕事をされた分,物体の運動エネルギーが増えるという流れになります。位置エネルギーから運動エネルギーに変換されるとき,「仕事」がパイプ役になっているということを思い出してください。電流がする仕事も,同じように理解できます。↓www.yukimura-physics.com電圧の記事では,「電圧とは電気の世界における高さ」と表現しましたが,より正確に言うと,「電圧とは電気の位置エネルギー」です。位置エネルギーが小さい(=低い)という具合です。電流は必ず正極から負極に向かって流れるので,電流が抵抗を流れると,電気の位置エネルギーは減ることになります!!先ほどの物体の落下の例と比較しながら考えましょう。物体の落下では,減った位置エネルギーの分だけ物体に仕事をしていました。電気の世界でも当然同じことが起こります。電気の位置エネルギーが減った分,仕事が発生します!これが「電流のする仕事」の正体です!!電流のする仕事とジュール熱しかし電流は何に対して仕事をするのでしょうか?この答えは実は前回すでにやっています。!!(※前回用いたものと同じ図)電流(多数の自由電子の流れ)はこの図のように,抵抗を構成する陽イオンに対して仕事をします!しかし金属中の陽イオンは自由に動けないので,その場で振動(熱運動)をするのでした。電力量とは,電流がする仕事のことで,これがジュール熱と関係していることが分かりました。ここで,大事なポイント。物体が落下するときは重力がした仕事の分だけ運動エネルギーが増加します。電気の場合もこれと同じで,電流がした仕事の分だけ熱運動のエネルギーが増加します。電力量は発生したジュール熱と完全に等しくなります!「仕事が熱となって消費される」という意味で,電力量のことを消費電力量とも呼びます。電力量が電流のする仕事ならば,電流のする「仕事率」の概念もあります。消費電力とも呼ばれます。電力と電力量,名前がとても似ていますが,別の概念ですので注意しましょう。簡単な問題をやってみましょう。【問】100Wの電球を10秒間つけたときの消費電力量はいくらか。この電球に流れる電流は何Aか。(ヒント:家庭用コンセントの電圧は100V)【解答】100Wの電球とは,1秒間で100Jの電力量を消費するという意味になります。10sで,答えは1000Jです。家電製品のラベルには消費電力量ではなく,消費電力が記載されています。今回で物理基礎の電気分野は終了です。文系の人はここでおしまいかな?おつかれさまでした。理系の人(もちろん興味があれば誰でもOK!)はこのあと,基礎じゃない方の「物理」に突入します。物理基礎よりも難しい内容になります。力学の知識を必要とするものもありますので,物理基礎のすべての分野(補講も含めて)を一通り終えてから進んでください。はてなブログPro「物理は分かる人だけ分かればいい」なんて時代遅れ。みんなが分かる解説を目指していきます!高校生だけでなく,物理に興味がある中学生,学び直したい社会人の方にも読んでもらいたいです。Reserved.スターをつけました引用をストックしましたストック一覧を見る閉じる引用するにはまずログインしてくださいログイン閉じる引用をストックできませんでした。再度お試しください閉じる限定公開記事のため引用できません。