抵抗のある導体で電気エネルギーが熱へ変わる理由を考えよう

電流が導体を通るとき、動く電子は導体をつくる粒子と繰り返し関わります。その結果、導体の粒子の振動が激しくなり、導体の温度が上がると考えます。

このレッスンの役割

「電流による発熱」の第3段階です。前のレッスンで得た電熱線と水の温度記録を、目に見えない導体内部のモデルへ結びます。今回は電気から熱への変換と、電熱線から水への熱移動を区別します。次へ、温度記録を時間順に読む力を渡します。

知る：粒子の振動が激しくなると温度が上がる

この図は実物をそのまま拡大したものではなく、エネルギーの受け渡しを考えるモデルです。導体に抵抗があるため、電気エネルギーの一部が導体の内部エネルギーへ変わります。

理解する：変換と移動は二つの段階

電熱線では電気エネルギーが熱へ変換されます。次に、温度の高い電熱線から低い水へ熱が移動します。水の粒子の運動も激しくなり、水温が上がります。

電流が途中で「使い切られる」のではありません。回路を流れる電流の規則を保ちながら、器具へエネルギーが渡されます。

例で使い、よくある誤答を直そう

トースターでは電熱線で電気から熱へ変換され、放射や空気を通してパンへ熱が移ります。パンが熱を発生させる主な場所ではありません。

誤答「抵抗が電流をためて熱にする」は、電流とエネルギーを混同しています。導体は電流を蓄えるのではなく、電気エネルギーを熱へ変換します。

自分で確かめ、まとめて次へ進もう

導体内部のモデルで発熱を説明し、熱の移動先まで追えるようになりました。次は温度記録の時間変化からこのモデルを確かめます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。