【定期テスト対策問題】電力・電力量・熱量の計算問題

電力や電力量、熱量の計算問題の演習を行います。ここはしっかりと公式を使いこなせるかがカギです。また、電圧が2倍になったときの熱量の変化にも注目しましょう。

電力・電力量・熱量の確認問題

1. 電圧と電流の積で表される、電気器具の能力を示すものを何というか。
2. 6Vの電圧をかけると3Aの電流が流れる電気器具の電力は何Wか。
3. 電力と時間の積で表される、電力の使用量を何というか。
4. 100Wの電気器具を1分使用したときの電力量は何Jか。
5. 100Wの電気器具を2時間30分使用したときの電力量は何Whか。
6. 電気器具から発生した熱の量を何というか。
7. 600Wの電気器具を1分30秒使用したときの発熱量は何kJか。
8. 100gの水が2℃上昇したとき、水が受け取った熱量は何Jか。ただし、1gの水を1℃上昇させるのに4.2J必要だとする。
9. 水の量が変わらない場合、電力が2倍になると水の温度上昇は何倍になるか。
10. 水の量が変わらない場合、電圧が2倍になると水の温度上昇は何倍になるか。

解答

1. 電力
2. 18W　6V×3A＝18W
3. 電力量
4. 6000J　100W×60秒
5. 250Wh　100W×2.5時間
6. 発熱量（熱量）
7. 54kJ　600W×90秒＝54000J＝54kJ
8. 840J　100g×2℃×4.2＝840J
9. 2倍
10. 4倍　電力が2倍→電流も2倍→電力は4倍

【練習問題】発熱量と水の温度上昇

下の図のように、容器に100gの水を入れ、5Vの電圧かけると2Aの電流が流れる電熱線で加熱し、水の温度上昇を調べた。グラフは電流を流した時間と水の温度上昇の関係を表したものである。次の各問いに答えよ。

（1）電熱線の抵抗は何Ωか。

（2）電熱線の電力は何Wか。

（3）12分間電流を流したとき、電熱線から発生した熱量は何Jか。

（4）グラフより、12分間に水100gが電熱線から得た熱量は何Jか。ただし、水1gの温度を1℃上昇させるのに必要な熱量を4.2Jとする。

（5）電熱線から出た熱量のうち、空気中に逃げて行った熱量は何Jか。

（6）電源の電圧を5Vから10Vに変えた場合、12分間の水の温度上昇は何℃になるか。

【解答・解説】発熱量と水の温度上昇

（1）2.5Ω
抵抗の大きさΩは、電圧V÷電流Aで求めることができます。
5V÷2A＝2.5Ω

（2）10W
電力Wは、電圧Vと電流Aの積で求めることができます。
5V×2A＝10W

（3）7200J
熱量Jは、電圧Vと時間(秒)の積で求めることができます。
10W×720s＝7200J

（4）5040J
水が得た熱量は、水の質量×上昇温度×4.2で求めることができます。
100g×12℃×4.2＝5040J

（5）2160J
電熱線から出た熱量ー水が得た熱量＝空気中に逃げた熱量になります。
7200J－5040J＝2160J

（6）48℃
電圧が2倍になると、流れる電流も2倍になります。したがって電力は4倍になります。電力が4倍になると、発熱得量も4倍になります。
12℃×4倍＝48℃