「静電気・電力」実戦問題解説

解答と解説

（1）A…1050W　B…670W　C…500W
（2）22.2A
（3）9.5Ω

電気器具の電力の差による能力のちがいを読みとります。

参考ページ…電力・ジュールの法則＞電力

（1）
同じ通電時間のときの水温上昇を比べてみます。
5分のときを見てみましょう。
Aは5分間で75度くらい上昇しています。
Bは5分間で46度くらい、Cは36度くらいです。
能力がいちばん大きいのはAで小さいのはCですね。
電力の大きい電気器具ほど能力が大きいので、
Aは1050Wのポット、Bは670Wのポット、
Cは500Wのポットです。
（2）
電力＝電圧×電流より、それぞれに流れる電流値を
計算して足してみましょう。

「電流＝電力÷電圧」を計算しますが、電圧が100Vなので、100で割るだけで計算はラクです。
A…1050（W）÷100（V）＝10.5（A）
B…670（W）÷100（V）＝6.7（A）
C…500（W）÷100（V）＝5（A）
同時使用だと、10.5（A）＋6.7（A）＋5（A）＝22.2（A）ですね。
（3）
（2）より、1050Wを100Vの電源につなぐと10.5Aの電流が流れます。ここからオームの法則を用いて抵抗を計算しましょう。
抵抗＝電圧÷電流＝100（V）÷10.5（A）＝9.5238…（Ω）
小数第1位までなので、第2位を四捨五入して9.5Ωとなります。
参考ページ…オームの法則＞基本の公式

2．

（1）電熱線1：電熱線2：電熱線3：電熱線4＝2：4：18：9
（2）電熱線3

直列回路・並列回路において電力がどうなるか計算して求めます。

参考ページ…電力・ジュールの法則＞回路による発熱量（参考）　電力
（1）
電熱線1・2は直列回路、電熱線3・4は並列回路になっています。
電源から導線をたどっていくと電熱線1と2は電流の通り道が1本となっていて、電熱線3と4は途中で枝分かれをしていますね。

直列回路
電流は回路のどこでも同じ大きさです。
また、全体の抵抗値は各抵抗値の和になります。
全体の抵抗＝10（Ω）＋20（Ω）＝30（Ω）
電源の電圧は6Vなので、オームの法則より、
全体の電流＝6（V）÷30（Ω）＝0.2（A）
電熱線1・2にかかる電圧はオームの法則より、
電熱線1の電圧＝10（Ω）×0.2（A）＝2（V）
電熱線2の電圧＝20（Ω）×0.2（A）＝4（V）
電力（＝電圧×電流）を求めると、
電熱線1の電力＝2（V）×0.2（A）＝0.4（W）
電熱線2の電力＝4（V）×0.2（A）＝0.8（W）
並列回路
電圧は各電熱線も電源も同じ大きさ（6V）です。
それぞれに流れる電流はオームの法則より、
電熱線3の電流＝6（V）÷10（Ω）＝0.6（A）
電熱線4の電流＝6（V）÷20（Ω）＝0.3（A）

電力（＝電圧×電流）を求めると、
電熱線3の電力＝6（V）×0.6（A）＝3.6（W）
電熱線4の電力＝6（V）×0.3（A）＝1.8（W）
すべての電熱線の電力が求められたので、比を見てみます。
電熱線1：電熱線2：電熱線3：電熱線4＝0.4（W）：0.8（W）：3.6（W）：1.8（W）
＝4：8：36：18＝2：4：18：9
（2）
（1）の結果から考えます。電熱線3の電力が最大なので、もっとも水温上昇の効率がいいのは電熱線3ですね。

3．

（1）－
（2）反発しあう
（3）B
（4）はくは一度閉じてまた開く

電気を通さない物質どうしをこすり合わせるとどちらかが＋の電気を、もう片方が－の電気を帯びます。
【参考…帯電列】＋側　ナイロン-発泡スチロール-ポリエチレン　－側

参考ページ…静電気と電流＞静電気

（1）
Bをこすったあとのナイロンの布が＋の電気を帯びたなら、
Bは反対の－の電気を帯びます。
（2）
別の布でも、素材がナイロンであれば、B同様発泡スチ
ロール球は－に帯電します。Bは－に帯電しています。
同じ種類の電気を帯びたものどうしは反発しあいます。

（3）
はくが一度閉じてまた開くのは、はく検電器とちがう種類
の電気を帯びたものを近づけたときですね。
はく検電器は＋に帯電していたので、近づけた球は－に
帯電しているものです。（1）より、Bが－に帯電している
ことはわかっています。図1より、AとBが引き合っているので、
Aは＋に帯電していることがわかります。
はくは＋に帯電している→Bの－に引かれてはくの＋が表面に移動する
→はくは帯電しなくなるので一時閉じる→表面から－がはくに移動する
→はくは－に帯電して開く

（4）
Aは＋に帯電したので、ポリエチレンの手袋は－に帯電したのがわかります。
＋に帯電したはく検電器に－に帯電したものを近づけると、（3）のB（－に帯電）と同じ結果になることが考えられます。
はくは一度閉じてまた開きます。

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