電気を活用しよう②

~お湯を沸かしてみよう!~

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 前の時間で電気で熱を発生させることを確認したら、今回は定量的に実験をしていきましょう。

         電圧×電流=電力    電圧×電流×時間=電力量

これらの内容を実験で確認をしていきたいと思います。

 プリントの図にあるように発泡ポリスチレンや、ホット専用の紙コップ等で構いません。この中でお湯を沸かしていきます。電熱線が容器に接触しないように注意です。

 実験結果のグラフからは温度上昇と時間、加熱時間と温度上昇が関係していることが見えてくれば、十分にこの授業の目的は達成されたと思います。本来であれば電力量と温度上昇幅も一体になっていくのが理想的ですが、今回の実験は空気中に熱が逃げてしまうことが原因の誤差がかなり出てしまいます。より精密に測定を行うならば、アルミホイルで簡単に蓋をつくって、おおいをしておく必要があるかもしれません。

 

 ちなみに抵抗器はワット数が書いてあるものが市販されていますが、私、この値を誤解していました。ニクロム線のような抵抗の値が高い抵抗器が発熱するのではないかと思っていました。普通の金属だとほとんど発熱しないのに、ニクロム線だと真っ赤になって発熱するので、てっきり抵抗の値が高いほうがより発熱するものだと考えていたのです。

 なのでこの抵抗器をよく見てみると抵抗の値ではナック、電力量(W)の数値の大きいものが短く、小さい方が長くなっています。私の認識ではこの点力量(W)と抵抗(Ω)のところの認識がねじれていて、電熱線が短い方が抵抗が小さいから温度が上がらないはずなのに、何故か熱くなる、長い方が抵抗が大きいのになかなか暖まらなくて結果が逆になる。ちょっとおかしくない?と思っていたのです。

もう一度よーく考えてみるとわかるのですが、未だにすっきりしていません。理科教師失格ですね。

 恥ずかしい話ですが、このサイトでこの文章を書くときに改めてもう一度勉強し直しました。恥ずかしい…。

 そもそも電力量は電圧×電流で求めることができます。今回の場合は電源装置を使って同じ電圧をかけます。その時の電熱線を通る電流は、電熱線の抵抗によって変わるので、抵抗値の小さい方が電圧が大きくなります。したがって温度の上昇幅が大きいのは当然のことです。この抵抗値の調整は素材の長さで決まっています。私はてっきりこの素材自体が違うものになっていると勘違いしていたようですね。ちょっと何を言ってるか分からなくなってしまいましたが、きっと同じようなことを考える生徒もいるのではないかと思います。この実験装置を使うときには必ず表示された電力量(w)に注目させて、あまり複雑に考えないように、物事を単純化しながら進めていくことをおすすめします。何かちょっとスッキリしました。やっぱりインプットした知識をアウトプットすることはとても大切ですね。いつも以上の乱文大変申し訳ございません。