※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.153>
4 電熱線の熱量
電熱線の熱量は,電流を流した時間と電力に比例し,これをジュールの法則という。
$$ 熱量Q〔J〕= 電力P〔W〕× 時間t〔s〕^{❶} $$
p.267の例題で,熱量の計算に慣れておきましょう。
5 電力量〜消費された電気エネルギーの総量〜
電力は1秒間当たりに消費される電気エネルギーであるから,「電力〔W〕×時間〔s〕」は,その時間に消費された電気エネルギーの総量を表し,これを【電力量】という。
電力量の文字Wは「Work(仕事)」の意味です。電力量を表す文字Wと,電力の単位である「W」は同じ文字を使うので,まちがえないようにしましょう。
$$ 電力量W〔J〕=電力P〔W〕×時間t〔s〕 $$
電力量の単位は,熱量と同じようにジュールであるが,【ワット秒】(記号Ws)も使われる。1J = 1Wsである。
ここでジュールの法則と電力量の式の右辺を考える。
熱量𝑸〔 J 〕 = 電力𝑷〔W〕× 時間𝒕〔s〕と
電力量𝑾〔 J 〕 = 電力𝑷〔W〕× 時間𝒕〔s〕より
熱量𝑸〔 J 〕 = 電力量𝑾〔 J 〕である。
つまり,電熱線では,消費された電力量(電気エネルギー)すべてが熱に変わるということである(図25)。電熱線だけでなく,いろいろな電気製品で消費された電気エネルギーの総量も,電力量で表される。
この式から,電熱線で1Wの電力を1秒間消費すると,電力量は1Jであり,いいかえると1Jの熱量が発生することがわかります。また,太さや長さが異なる電熱線を使っても,それらが消費する電力が同じであれば,同じ時間で発生する熱量は同じになるということです。
熱量は時間にも比例するので,長時間使った分だけ熱量は増える。
図25 熱量と電力量の関係を電気器具でたとえる
❶ 「s」は「秒」を表す英語のsecondの頭文字である。