ジュール熱に関して

質問

なぜ、ジュール熱は抵抗（R)に関わらず決まるんですか？イメージ的には抵抗（R)が大きいほどジュール熱も大きくなっていくという感じなんですが・・・。簡単に高校生がわかるぐらいにおしえてください。

回答No.6

ikkyu3 · ベストアンサー

Ｎｏ．３　ｉｋｋｙｕ３です．私も、補足をさせていただきます。
ｙｍｍａｓａｙａｎさんの補足と訂正を読ませていただき、見習うことにしました。辛抱して、もう一度読んでください。
ジュール熱は、電力に比例しますが、単位を決めずに
ジュール熱＝電力（Ｐ）　というふうに、はしょりました。

熱量の単位ジュール（Ｊ）は、1Ｊの仕事に相当する熱量です。
1Ｊ＝1Ｗ・ｓ（ワット・秒）

従って、電力と熱量とは、比例しますから、考え方は、前回の回答の通りです。
なお、熱量をｃａｌで考えるのでしたら、換算してください
どうですか。なお分らなくなりましたでしょうか。

今、熱を勉強中でしょうか。電気を勉強中でしょうか。高校の授業は、忘れてしまいましたので、表現が不適切でしたらお詫びします。
在学中の方、教職の方居られましたら助けてください。

回答No.7

newtype

ふふふ。みなさん真面目にやっていますな。
はっきりいってmon(略)さんの勉強不足なんですよ。気を悪くしないでね。

数式で説明するから、これで納得して下さい。
電圧の大きさＥは
「単位電荷ｄＱが２点間を移動する際に必要とされるエネルギーｄＷで定義される」
つまり、
Ｅ＝ｄＷ／ｄＱ…（１）だね。

電力Ｐは
「単位時間ｄｔあたりに抵抗Ｒが消費するエネルギーｄＷで定義される」
つまり、
Ｐ＝ｄＷ／ｄｔ…（２）だね。

さて（１）の２点間を抵抗の両端として考えると、
Ｅ＝ｄＷ／ｄＱ＝（ｄＷ／ｄｔ）＊（ｄｔ／ｄＱ）＝Ｐ＊（１／ｉ）だね。
（ｉは単位時間ｄｔあたりに移動する電荷の量ｄＱであらわされる。つまり、ｉ＝ｄＱ／ｄｔ）
したがってＰ＝ｉＥです。
またＥ＝Ｒｉなので、Ｐ＝ｉＥ＝Ｒｉ＾２＝Ｅ＾２／Ｒ だね。

以上簡単だったでしょう。

回答No.5

ymmasayan

No.3のymmasayan　です。
訂正と補足です。
No.3を次のように訂正します。朝、起きぬけで寝ぼけてました（苦しい言い訳）
Ｐは電力でした。Ｑ＝熱量　∝：比例する　Ｑ∝Ｐ

Ｑ∝Ｉ＾２×Ｒ
ですね。これをＩ＝Ｖ／Ｒで書きかえると
Ｑ∝ＶＩ＝Ｖ＾２／Ｒ

＞ジュール熱は抵抗（R)に関わらず決まるんですか？

２番目の式（ＶＩ）のことですね。電流と電圧を測ると電力が計算できるということです。抵抗には無関係に見えますが、実はオームの法則で電流は抵抗に反比例しています。つまり抵抗を変化させると電流が変化し、電力も変化するのです。

＞イメージ的には抵抗（R)が大きいほどジュール熱も大きくなっていくという感じなんですが

１番目の式（Ｉ＾２×Ｒ）ですね。電流一定ならそうですが。普通は電圧一定ですから抵抗が大きくなれば電流は減ります（反比例）。結局電力も減るのです。

お見受けするところ、質問者：monmonmonさんは式の変形に振り回されていることのようですね。
３つの式がありますが、それぞれ意味が違います。Ｉ，Ｖ，Ｒのうちのどれか１つが消してあるのです。

抵抗だけで見ると、抵抗に比例したり、関係無かったり、反比例したり。頭が混乱します。でもそのわけは、一つの要素を消しているところから来ています。

もう一度頭の整理をして、しっかり理解してください。

お礼

二番目にわかりやすかったです。ありがとうございました。

回答No.4

ikkyu3

ジュール熱は、抵抗に電流を流したときに、抵抗値に比例し、電流値の２乗に比例した熱を発生する訳ですから、物理的には、抵抗に関わっていますね。ご質問は、勘違いです。

ジュール熱は、電気エネルギーが熱エネルギーに変わることで、消費電力（６００ワットのヒーターとかいうのと同じ）なんですね。
ジュール熱＝電力（Ｐ）＝電圧（Ｖ）Ｘ電流（Ｉ）-----（1）
この式を見て、抵抗（Ｒ）に関わらないと貴方が勘違いしたか、または、わざわざ抵抗（Ｒ）に関わらない式で、貴方に誰かが説明したかでしょう。

方程式は、物理的意味を壊さないまま、形を変えることが可能です。　
電気で、次の式は、ご存知でしょうか。
電圧（Ｖ）＝抵抗（Ｒ）Ｘ電流（Ｉ）----------------（2）
オームの法則ですね。これは、一生覚えておいたほうが便利です。

一次方程式は、自由に変形できますか。
抵抗（Ｒ）＝電圧（Ｖ）÷電流（Ｉ）----------------（3）
などです。

後は、Ｎｏ．３　ｙｍｍａｓａｙａｎ　さんの書かれたと同じです。これらの式を自由に変形したり代入したりして、抵抗に関係なくしたり、電圧に関係なくしたり、電流に関係なくしたりできますね。面白いですね。

お礼

一番わかりやすかったです。ありがとうございました。

回答No.3

ymmasayan

ジュールの法則はもともと
Ｐ＝Ｉ＾２×Ｒ
ですね。これをＩ＝Ｖ／Ｒで書きかえると
Ｐ＝ＶＩ＝Ｖ＾２／Ｒ
となります。式を変形することによって、抵抗に関係したり、無関係に見えたりします。
現実は抵抗に大いに関係があります。最後の式が重要。

参考URL：

http://cat.edu.kagoshima-u.ac.jp/PhysicsExp/ExpHTML/c3-1.htm

回答No.2

brogie

逆質問です。
monmonmonさんはジュール熱は何に関係して決まると思いますか？

それは抵抗に関係しませんか？

考えて見て下さい！

回答No.1

ikeisan

参考になりますかわかりませんが
下記のアドレスへどうぞ

電流のとおりやすさには関係が有りそうですが！

参考URL：

http://www.tepco.co.jp/corp-com/elect-dict/file/ju_001-j.html