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！

電熱線の発熱を新たなテーマだと考えず、豆電球と置きかえて考えましょう。私たちの常識に置きかえて考えたほうが、まちがえが少なくなります。

「電流と電気回路」のテーマで「豆電球」「かん電池」「電池の力」「電流」の関係をしっかりと身につけてから、「電熱線」に取り組んでください。
⇒ 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！

豆電球は、「電流のじゃまもの」でした。

電流が通りにくい物（フィラメントや電熱線など）は、電圧（電池の力）をかけると、無理やり電流を流されて熱が出ます。

熱が出ると、光ります。出てきた光を利用する道具が、豆電球。

熱を利用する道具が、電熱線です。

流れる電流が大きいほど、豆電球は明るく光るし、電熱線は熱くなります。

「明るさ」と「熱さ」の違いだけで、しくみ・考え方は同じです。  

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電気抵抗と電流との関係

電流のじゃまをする事を、正式には「電気抵抗」といいます。抵抗しているのです。

じゃまをすればするほど、電流は流れにくくなります。

電気抵抗が大きいほど、電流は小さくなります。 電気抵抗が２倍・３倍となれば、電流は「２分の１」・「３分の１」に。

逆に、電気抵抗が「２分の１」・「３分の１」になれば、電流は２倍・３倍となります。

電気抵抗と電流は、反比例します。 反比例という関係に、頭がこんがらかってしまう人がいるかもしれません。

じゃまが多ければ流れにくいと、常識的に頭を整理してください。

電熱線の長さ・太さと電気抵抗との関係

１本道に豆電球が多いほど、電流は小さくなりました。じゃまものが多いからです。

同じように、１本道の中にある電熱線が長いほど電気抵抗が大きく、電流は小さくなります。

「電熱線が長くなる」という事と「豆電球を直列につなげる」事は、同じだと考えてください。

２個の豆電球を「並列」につなぐと、それぞれに電流が同じ量だけ流れるため、全体の電流は２倍になりました。

全体の電流が２倍という事は、言いかえれば「全体の電気抵抗」が「２分の１」になったという事です。

電熱線は太いほど電流が流れやすくなるので、電流は大きくなります。

「電熱線が太くなる」という事と「豆電球を並列につなげる」事は、同じだと考えてください。  

本番までの限られた時間を、もっと効率よく使いましょう！　以下の記事を、ご覧ください。
⇒ 中学受験 理科 偏差値アップの勉強法
 

電流と「電熱線の発熱量」との関係

電流が大きいほど、豆電球は明るいし、電熱線の発熱量は多くなります。

流れる電流が同じであれば、電気抵抗の大きい電熱線の方が発熱量は多いです。

電熱線の発熱量は、「電流×電流×電気抵抗に正比例する」と覚えておけば良いでしょう。

（左上）Bの方が電気抵抗は小さい → 電流が大きい → 発熱量が多い

（左下）Cの方が電気抵抗は小さい → 電流が大きい → 発熱量が多い

（右上）直列だから電流は同じ → Eの方が電気抵抗は大きい → 発熱量が多い

（右下）直列だから電流は同じ → Hの方が電気抵抗は大きい → 発熱量が多い

仕上げとして、問題演習に取りくんでみましょう。

【問題演習：電流による発熱の問題演習と解説1】
⇒ 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】

【問題演習：電流による発熱の問題演習と解説2】
⇒ 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】

【問題演習：電流による発熱の問題演習と解説3】
⇒ 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】

次のテーマは、「電流と磁力線」です。以下の記事を、ご覧ください。
⇒ 中学受験の理科 電流と磁力線～これだけ習得すれば基本は完ペキ！