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】

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】

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】