この実験について
抵抗器は電気エネルギーを熱エネルギーに変換します。理想電流源を使うと、抵抗を変えても電流を一定に保てるため、電流に対する二乗則の依存関係を簡単に切り分けて確認できます。必要な電源電圧と電力の両方を読み取りましょう。電流を一定に保ったまま抵抗を大きくするには、より高い電圧が必要です。
学習目標
- ほかの変数を制御しながら、電流が電力にどう影響するかを調べましょう。
- グラフと数値の読み取り値を使って、予測を検証しましょう。
- 物理的な前提と、このモデルが適用できなくなる状況を説明しましょう。
使い方
- 1電流を 2 A、抵抗を 10 Ω、時間を 10 s に設定します。40 W と 400 J になることを確認しましょう。
- 2曲線を保存して、抵抗を2倍にします。電流が一定のとき、電力が2倍になる理由を説明しましょう。
- 3抵抗はそのままで、電流を2倍にします。電力が4倍になることを確認しましょう。
- 4加熱時間をゼロに設定します。電力はゼロではないのに、蓄積される熱がゼロなのはなぜでしょうか？
モデル
前提条件
- 理想電源は、電圧を調整して選択した電流を維持します。これは電圧固定の電源ではありません。
- 抵抗は一定で、すべての電気エネルギーが熱になります。温度、冷却、または抵抗のフィードバックは計算されません。
授業で試してみましょう
- Q1電流を半分にすると、加熱電力はどう変化しますか？
- Q2電圧が一定の電源では抵抗を大きくすると電力が小さくなるのに、ここではなぜ大きくなるのですか？
よくある質問
なぜ温度が表示されないのですか？
熱エネルギーだけでは温度は決まりません。質量、熱容量、相変化、熱損失も考慮する必要があります。
電源電圧に上限はありますか？
これは理想電源です。実際の電流源には電圧と電力の上限があり、設定した電流を維持できない場合があります。