同じ電熱線でもつなぎ方で温まり方が変わると気づこう

同じ電熱線を二本使っても、直列につなぐか並列につなぐかで温まり方は変わります。「二本あるから熱も二倍」とは限りません。つなぎ方が、各電熱線に加わる電圧と流れる電流を変えるからです。

このレッスンの役割

「電熱線の直列・並列接続」の第1段階です。前のセクションまでに、電力P＝VIと、同じ時間なら電力が大きいほど発生する熱量Q＝Ptも大きいことを学びました。今回は二本の同じ電熱線を同じ電源につなぎ、接続方法と温まり方を結ぶ問いを作ります。次へ、公平に比べる実験の設計を渡します。

知る：比べるのは直列と並列

直列は電流の道が一本、並列は道が枝分かれしています。ここで比べたいのは、「同じ電熱線二本」「同じ電源電圧」「同じ通電時間」のとき、接続だけを変えると発熱がどう変わるかです。

理解する：本数ではなく各電熱線の電力を見る

温まり方を考える順番は、接続→各電熱線の電圧と電流→各電熱線の電力→回路全体の熱です。

同じ二本でも、直列では電源電圧を二本で分けます。並列では各枝が電源の両端につながるため、それぞれに電源と同じ電圧が加わります。同じ電熱線・同じ電源なら、並列の各電熱線の方が大きな電力になります。回路全体でも、並列の方が同じ時間に多くの電気エネルギーを熱へ変えます。

ただし、これは条件付きの結論です。電源電圧や電熱線の抵抗、通電時間、水量が違えば、接続名だけでは温度上昇を決められません。

例で使い、よくある誤答を直そう

二本の同じ電熱線を同じ6 V電源へつなぎます。直列では各電熱線が受け持つ電圧は小さく、並列では各電熱線に6 Vが加わります。したがって、同じ時間なら並列の方が大きく発熱すると予想できます。

誤答「電熱線が二本だから、直列でも並列でも熱は同じ」は、各電熱線の電圧と電流を見ていません。もう一つの誤答「並列では電流が分かれるから全体の電流は小さい」は、枝の電流と電源から出る全電流を混同しています。

自分で確かめ、まとめて次へ進もう

接続方法は各電熱線のVとIを変え、P＝VIを通して発熱を変えます。次は接続だけの影響を確かめられる実験を組みます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。