![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/06/2B-1-1.png)
■ジュール熱の式をオームの法則を使って変形
まずはジュール熱を式で表すのね。なんとなく覚えてるんだけど,文字がたくさん出てきたような気がする。
たくさんは出てこないよ。ただ,オームの法則を使って式を変形できるので,たくさんあったような気がするんじゃないかな?
確か基本は
![Rendered by QuickLaTeX.com Q=IVt](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b9bc1909c1e25b7369d45c35cfc1efc0_l3.png)
だったと思うんだけど。
そうだね。その式をオームの法則
![Rendered by QuickLaTeX.com V=RI](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc8c923cd35cf675660620e9aa0c2661_l3.png)
を使って変形するよ。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-15-1.png)
この問題では抵抗値
![Rendered by QuickLaTeX.com R](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-24df37163aaf6bb2c12279eb622eeca6_l3.png)
と,抵抗に流れる電流
![Rendered by QuickLaTeX.com I](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dfa53d3829501a24163e1a9c0d73e443_l3.png)
が与えられているから,
![Rendered by QuickLaTeX.com Q=RI^2t](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a91477d688806d250fcf243fb5bdf0e9_l3.png)
が最初の選択肢ね。
■単位がジュール:熱量,エネルギー,仕事
次の単位の問題が良く分からないわ。ジュール〔J〕をkg,m,sを用いて表すって,どういうこと?
本来は「次元」っていう考え方を使うんだけど,ある単位を別の単位で表そう,という考え方はよくあるんだよ。
今はジュールという単位をジュール熱という「熱量」の単位として使っているけど,他にもジュールが単位の物理量ってあるよね。
えっ,まだあるの?あとは・・・そういえば,仕事の単位もジュールだっけ?
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-13-1.png)
この問いではジュールをkg,m,sで表したいから,力学の分野で考えるのが良さそうだよね。
まぁ,kg,m,sに熱量のイメージはないわね。エネルギーか,仕事を考えるってこと?
そうしよう。とりあえず,力学分野のエネルギーで思いつくのは何?
運動エネルギーの式と,それぞれの単位をまとめてみてくれる?
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-3-1.png)
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-4-1.png)
エネルギーじゃなくて,仕事でもいいのよね。仕事の単位もジュールだから。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-5-1.png)
力の単位がニュートン〔N〕だから,kg,m,sで表せないわよ。
力をkg,m,sで表すとすると,運動方程式ね。つまり,
![Rendered by QuickLaTeX.com ma=F](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-058ab91fe33b19b1dd334325b146e031_l3.png)
だから,
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-6-1.png)
そうでしょ。これが物理の面白いところだね。それでは次,問4にいこう。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/06/2B-2-1.png)
■まずは簡単な回路から
どちらの30
![Rendered by QuickLaTeX.com \Omega](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a4f4cd8c1e4ecd122dc3efd33ecb4ab3_l3.png)
の抵抗に流れる電流を求めるんだけど,(a)の回路の方は簡単でしょ。
2つの抵抗が直列に繋がっているので,合成抵抗は単純に足し算をして,40
![Rendered by QuickLaTeX.com \Omega](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a4f4cd8c1e4ecd122dc3efd33ecb4ab3_l3.png)
よね。10Vの電圧がかかっているから,オームの法則
![Rendered by QuickLaTeX.com V=RI](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc8c923cd35cf675660620e9aa0c2661_l3.png)
を使って,
![Rendered by QuickLaTeX.com \begin{eqnarray*}I_1&=&\frac{V}{R}\\&=&\frac{10}{40}\\&=&0.25\end{eqnarray*}](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-30009713db0aac9c3bcbc9aa3d226ac2_l3.png)
その通り!
![Rendered by QuickLaTeX.com I_1](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cf8da9f6636710cb2cd88e9ea342e257_l3.png)
=0.25Aだね。それじゃあ,(b)はどうなるだろう?
■簡単そうで難しい?
こういうのはあんまり見たことがないので,難しいわ。とにかく,電池の正極から出た電流
![Rendered by QuickLaTeX.com I_2](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d2b7b317df33dccdde445e673300c249_l3.png)
は,30
![Rendered by QuickLaTeX.com \Omega](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a4f4cd8c1e4ecd122dc3efd33ecb4ab3_l3.png)
の抵抗を通るわよね。そのあと2つに分かれるの?
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-7-1.png)
枝分かれしているから,そう考えるのが自然だね。枝分かれしているっていうことは,並列回路になっているということなんだよ。分かりやすく描くとこんな感じ。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-8-1.png)
普通,並列だと抵抗の比と逆の比で電流が流れるんだよね。例えば,下側に20
![Rendered by QuickLaTeX.com \Omega](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a4f4cd8c1e4ecd122dc3efd33ecb4ab3_l3.png)
の抵抗を接続したとすると,
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-9-1.png)
そうだよね。だから,図に描くとこんな感じになるんだ。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-10-1.png)
そういうことだね。つまりすべての電流が下を流れるんだ。電流は上の抵抗を通らず回路をショートカットしているので,「回路をショートさせる」と言ったりするね。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2017/02/2B-14-1.png)
つまり,30
![Rendered by QuickLaTeX.com \Omega](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a4f4cd8c1e4ecd122dc3efd33ecb4ab3_l3.png)
の抵抗に10Vの電圧をかけたら,何Aの電流が流れるか?っていう問題になるのね。オームの法則
![Rendered by QuickLaTeX.com V=RI](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc8c923cd35cf675660620e9aa0c2661_l3.png)
を使うと,
![Rendered by QuickLaTeX.com \begin{eqnarray*}I_2&=&\frac{V}{R}\\&=&\frac{10}{30}\\&=&0.33333\\&\fallingdotseq&0.33\end{eqnarray*}](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-73d98903216ac935ab5848eaae6bdd53_l3.png)