中学受験の理科 電流と電熱線～電流による発熱の問題演習と解説【1】

この演習問題は、かならず2つの学習を終えてから取りくんでください。

【電流と電気回路の基本】
⇒ 中学受験の理科 電流と電気回路～この順番で学ぶと基本は完ペキ！

【電流と電熱線】
⇒ 中学受験の理科 電流と電熱線～豆電球と置きかえて考えてみる！

【問題】

図は、水の中にニクロム線を入れて、発生した熱によって湯をわかすための道具です。

同じ太さ、同じ長さのニクロム線2本を使って、図1・図2のような2種類の道具を作りました。図1・図2ともに、電源の電圧は同じです。

同じ温度、同じ量の水を入れて電流を流したとき、水の温度が早く上がるのは、図1・図2のどちらでしょうか？

解答と解説

【解答】

図1

【解説】

ニクロム線1本（上の図0）の場合を基準にして、それぞれを比べてみましょう。

図0と図1では、各ニクロム線に流れる電流は同じだから発熱量も同じです。つまり、図1の発熱量は図0の2倍あり、図0よりも早く温度が上がります。

いっぽう図2の場合、同じ電圧で抵抗は図0の2倍となり、流れる電流の大きさは図0の「2分の1」です。全体の発熱量は、「電流×電流×抵抗」＝「2分の1×2分の1×2」＝「2分の1」となります。

または、図2の各ニクロム線は発熱量が「2分の1×2分の1×1」＝「4分の1」で、2つあるから全体の発熱量として「4分の1×2」＝「2分の1」と考えてもよいでしょう。いずれにしろ、図0よりも温度の上がりかたは遅くなります。

よって、水の温度が早く上がるのは図1です。

次の問題演習は、「電流による発熱【2】」です。
⇒ 中学受験の理科 電流と電熱線～電流による発熱の問題演習と解説【2】