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】

                          

2021/04/05

 

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。

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【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】

以下のような、A・B・Cという3種類のニクロム線があります。

  • ニクロム線A:長さ10cm、直径0.2mm
  • ニクロム線B:長さ20cm、直径0.2mm
  • ニクロム線C:長さ20cm、直径0.4mm

 

ニクロム線A・B・Cを図1のようにつないだとき、A・B・Cを発熱量の多い順にならべましょう。

 

 

解答と解説

【解答】

C > B > A

 

【解説】

抵抗は、ニクロム線の長さに比例し、太さ(断面積)に反比例します。

ここで注意が必要なのは「太さ(断面積)」という点で、ニクロム線の直径が2倍・3倍になれば、太さ(断面積)は4倍・9倍となるのです。

 

よって、ニクロム線Aの抵抗を「1」と考えると、ニクロム線B・Cの抵抗は、

  • ニクロム線B:長さ2倍で直径は同じだから、「1」× 2 × 1 = 2
  • ニクロム線C:長さ2倍で直径は2倍だから、「1」× 2 × 4分の1 = 2分の1

 

図1では、「ニクロム線AとBの直列」と「ニクロム線C」が並列につながれており、

  • ニクロム線AとBの直列:抵抗は、1 + 2 = 3
  • ニクロム線C:抵抗は、2分の1

 

抵抗の小さいニクロム線Cのほうが、電流は大きく発熱量が多いことが分かります。

次に、ニクロム線AとBは直列つなぎですから電流は同じで、発熱量が多いのは抵抗の大きいニクロム線Bです。

 

よって、発熱量の多い順にならべると、「C > B > A」となります。

 

 

次の問題演習は、「電流による発熱【3】」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【3】

 

 

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