図 電球が消費する電力の大小について調べる実験を行う。電球が消費する電力 の大小が異なることは,電球の明るさの違いに置き換えて調べることができる。 以下の各問いに答えなさい。 (福岡大附大濠高[改題]) 図1 A C 電球A,B,Cと電源装置を導線でつなぎ, 図1の ような回路を作った。 電球Aは10W 電球Bは40W, 電球C は 20Wの電球をそれぞれ用い, 電源装置の電 圧は140V に設定している。 (1) 図1の回路で電球A, B, Cを明るい順に並べな さい。( 次に 雪球へ D ZIN 図2 B 10W 40W [140 [V] [] 電気抵抗 a 20W 電気抵抗 c

6. 電力・熱量 (1) 25200000 (J) (2) 70 (℃) 2 (1) C. B, A (2)280(W) 3 (1) 40 (Ω) (2) (容器3:容器4) 4:1 (3) I ◇ 解説 ■1 (1) 1時間=3600秒, 7.0kW = 7000W より,7000 (W) x 3600(s) = 25200000 (J) (2) 100kg 100000gの水を1℃上げるの に必要な熱量は, 4.2 (J) × 100000 (g) = 420000 (J) よって, 水の上昇温度は, 1 25200000 (J) (°C) X = 60 (℃) なので, 420000 (J) 100kgの水の温度は, 10 (℃) + 60 (℃) = 70 (℃) 2 (1) 電球Aについて, 100Vの電源に 10W の電球Aをつないだとき, 電球に流れる電 10 (W) 100 (V) 流の大きさは, 0.1 (A) 10W 100 (V) 0.1 (A) の電球Aの抵抗の大きさは, 1000 (Ω) 電球Bについて, 100Vの電 源に 40W の電球Bをつないだとき,電 40 (W) 球に流れる電流の大きさは, 100 (V) 0.4 (A) 40Wの電球Bの抵抗の大きさ 100 (V) 0.4 (A) は = = 250 (Ω) 電球Cについ て 100Vの電源に 20Wの電球Cをつな いだとき, 電球に流れる電流の大きさは, 20 (W) = 0.2 (A) 20Wの電球Cの抵抗 100 (V) の大きさは, 100 (V) 0.2 (A) 500 (Ω) 図1の 回路で,10Wの電球 A と 40Wの電球Bが 並列につながった部分全体の抵抗の大きさ 1 1 R (Ω) 1000 (Ω) より, R = 200 (Ω) 図1の回 RQとすると, 1 250 (Ω) 路全体の抵抗の大きさは, 200 (Ω) + 500 (Ω) = 700 (Ω) 電源から流れる電流の大 140 (V) 700 (Ω) きさは, = 0.2 (A) 20W の電 球Cに加わる電圧の大きさは,500 (Ω) x 0.2 (A)=100 (V) 電球Cで消費する電力 の大きさは, 100 (V) × 0.2 (A) = 20 (W) 10Wの電球A と 40Wの電球Bが並列につ ながった部分に加わる電圧の大きさは, 140 (V) - 100 (V) = 40 (V) 電球Aに流れ 40 (V) る電流の大きさは, 1000 (Ω) = 0.04 (A) 電球Aで消費する電力の大きさは, 40 (V) × 0.04 (A) = 1.6 (W) 40Wの電球 Bに 40 (V) = 0.16 流れる電流の大きさは, 250 (Ω) (A) 電球Bで消費する電力の大きさは, 40 (V) x 0.16 (A) = 6.4 (W) よって消 費する電力が最も大きい電球Cが最も明る く光り, 消費する電力が最も小さい電球A が最も暗く光る。 (2) 図1の電球A,B,Cと図2の電気抵抗 100 (Ω) 1000 (Ω) a,b,c の抵抗値を比べると, 10 (倍), 25 (Ω) 250 (Ω) 10 = + 1 (倍), 50 (Ω) 500 (Ω) (倍) より 図2の電気抵抗の抵抗値は, 10 図1の電球の抵抗値の 1/10 倍になっている。 よって、図2のそれぞれの電気抵抗を流 れる電流の大きさは, 図1のそれぞれの電 球を流れる電流の大きさの10倍になるの