電流だけで発熱の大小を決める誤りを直そう

「電流が大きい方がよく発熱する」は、条件がそろっていれば役立つこともあります。しかし、発熱の速さを表す電力はP＝VIです。電圧を見ずに電流だけで決めると、別の回路で誤ります。

このレッスンの役割

「電熱線の直列・並列接続」の第5段階です。前のレッスンで、各電熱線と回路全体の電力・熱量を計算しました。今回は誤答を「条件」「各部のV・I」「部分と全体」の三か所から診断し、根拠付きで修正します。次へ、初見回路で使う考えを自分で選ぶ力を渡します。

発熱を比べるときは、①同じ電源・同じ電熱線・同じ時間か、②各電熱線のVとIはいくらか、③一本分か全体か、④P＝VIとQ＝Ptでどうなるか、の順に確認します。

同じ抵抗だけを比べる特定条件では、電流が大きい方の発熱が大きいと言えます。しかし入試問題では抵抗や電圧が異なることがあります。P＝VIへ戻れば条件が変わっても判断できます。

装置Aは3 V・2 A、装置Bは12 V・1 Aです。「Aは電流が2倍だから発熱が大きい」という説明は誤りです。Aの電力は6 W、Bは12 Wなので、同じ時間ならBの方が多く発熱します。

また「並列の二本へ全電流2 Aがそれぞれ流れる」とすると、枝電流の和は4 Aとなり、与えられた全電流2 Aと合いません。回路図へ値を書き込み、和の規則で矛盾を見つけます。

誤答を直すときは正解だけを書かず、「電圧を無視した」「全体の値を一本へ使った」のように最初のずれを言葉にします。そこが次回の復習場所です。

確認1：3 V・2 Aと12 V・1 Aでは、どちらの電力が大きいですか？

12 V・1 Aの装置です。3×2＝6 Wに対し、12×1＝12 Wです。

確認2：並列回路で全電流と枝電流はどう関係しますか？

全電流は各枝を流れる電流の和です。全体の値を各枝へそのまま使いません。

確認3：「並列の方が必ず熱い」と言い切れないのはなぜですか？

電源電圧、電熱線の抵抗、通電時間、水量などの条件が違えば、接続方法以外の影響も受けるからです。

発熱は電流だけでなくVとIの積で判断し、部分と全体、比較条件を明記します。次は時間と水量も変わる初見問題へ転用します。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。