抵抗が大きいほど発熱するのか条件から問い直そう

抵抗が大きい電熱線ほど発熱するのでしょうか。答えは「何を一定にするか」で反対になります。電圧が同じなら小さい抵抗の電力が大きく、電流が同じなら大きい抵抗の電力が大きくなります。

このレッスンの役割

「抵抗値と電力の関係」の第1段階です。前のセクションで、接続方法から各電熱線のV・I・Pを求めました。今回は「抵抗が大きいほど熱い」という言い方をそのまま覚えず、一定電圧か一定電流かを問う習慣を作ります。次へ、二つの条件を分けて確かめる実験を渡します。

抵抗Rは電流の流れにくさです。同じ電圧Vなら、Rが小さい方へ大きな電流Iが流れます。反対に、同じ電流Iを流すには、Rが大きい方へ大きな電圧Vが必要です。どちらも電力はP＝VIで決まります。

6 Ωと12 Ωを比べます。どちらにも6 Vを加えると、電流はそれぞれ1 Aと0.5 A、電力は6 Wと3 Wです。一定電圧では小さい6 Ωの方が高電力です。

どちらにも0.5 Aを流すと、電圧はそれぞれ3 Vと6 V、電力は1.5 Wと3 Wです。一定電流では大きい12 Ωの方が高電力です。

条件	6 Ω	12 Ω	高電力
6 V一定	6 W	3 W	6 Ω
0.5 A一定	1.5 W	3 W	12 Ω

家庭用器具の多くは同じコンセント電圧で使うので、抵抗の小さい器具ほど大きな電流を取り、電力が大きくなる条件です。一方、直列回路の各抵抗には同じ電流が流れるので、その回路内だけを比べるなら抵抗の大きい部分の電力が大きくなります。

誤答「抵抗が大きいほど電流が流れにくいから、いつも発熱は小さい」は一定電流の場合を説明できません。「抵抗が大きいほどいつも熱い」も一定電圧では反対です。主張へ必ず条件を付けます。

確認1：同じ電圧なら、抵抗が小さい方の電力はどうなりますか？

大きくなります。電流が大きくなり、P＝VIが大きくなるからです。

確認2：同じ電流なら、抵抗が大きい方の電力はどうなりますか？

大きくなります。同じ電流を流すための電圧が大きくなり、P＝VIが大きくなるからです。

確認3：「12 Ωの方が6 Ωより発熱する」はそのまま正しいですか？

条件がないので判断できません。電圧一定か電流一定か、時間などが同じかを確認します。

抵抗値と電力の関係は、一定にした量で向きが逆になります。次は二つの条件を混ぜずに観察できる実験を組みます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。