消費電力と熱の関係について

質問

消費電力と熱について教えてください。
たとえば、１００Ωの抵抗に直流１００Vをかけると、１Aの電流が流れ、消費電力としては１００Wですが、このとき、抵抗の定格W数が、１５０Wの場合と、３００Wの場合では、抵抗を触ったときの温度が違います。同じ消費電力なので、抵抗自体は同じ熱を出していると思うので、定格の大きい３００Wの抵抗の方が、それだけ放熱に優れているため、すぐに熱が外部に逃げて、触ったときに熱く感じないのだろうと考えます。
しかし、抵抗の発熱量は同じだとすると、たとえば、それぞれの抵抗を、全く同じ密閉容器にいれ、その容器の温度を比べたら、同じになると考えてよいのでしょうか？
そうだとすると、回路内の個々の部品の定格W数をいくら上げたとしても、消費電力が変わらないのであれば、結果的に回路全体の発熱量は変わらないということでしょうか？
ご回答宜しくお願いいたします。

回答No.3

ymmasayan

相当混乱しておられるようですね。

>　たとえば、１００Ωに１００Vをかけると、１A流れ、消費電力は１００Wですが、
>　抵抗の定格W数が、１５０Wと、３００Wでは、抵抗を触ったときの温度が違います。
これはいくつかの要因が絡みます。
基本的には放熱と抵抗器の耐熱温度で設計が決まります。
３００Ｗの方が形が大きく作ってあり充分放熱するようになっているはずです。
従って同じ１００Ｗでは３００Ｗ定格の方が放熱が良く温度が低いはずです。

>　抵抗の発熱量は同じだとすると、それぞれの抵抗を、全く同じ密閉容器にいれ、
>　その容器の温度を比べたら、同じになると考えてよいのでしょうか？
容器の放熱条件を同じにし、充分な時間をかけて定常状態に達すれば容器の温度は同じになります。

>　回路内の個々の部品の定格W数をいくら上げたとしても、
>　消費電力が変わらないのであれば、
>　結果的に回路全体の発熱量は変わらないということでしょうか？
はい、その通りです。でも実際の機器の中では、
それぞれの素子の発熱量が違いますから、全体のことよりも先に
まずその素子が焼けないかということを考える必要が有ります。これが定格Ｗです。
そのあと、全体の放熱を考えます。

余談ですがパソコンで最も発熱するのがＣＰＵです。
ＣＰＵ速度が速いほど発熱しますので、ＣＰＵ速度が簡単に上げられないのです。
従って通常のパソコンではＣＰＵを冷却するファンと箱全体を冷却するファンの２つを持っています。

お礼

ご回答ありがとうございました。参考になりました。

回答No.2

waffle_crepe

「定格○Ｗ」の意味をもういちど復習されたほうがよろしいかと思います。

たとえば「定格１００Ｗ」というのは、「１００Ｗまでの動作をメーカーが保証します」という“メーカーの保証規格”であり、現在その部品が何Ｗ消費しているかという話とは全く別問題です。

＞全く同じ密閉容器にいれ、その容器の温度を比べたら、同じになると考えてよいのでしょうか？

もっと簡単な例では、定格100Wの抵抗と定格300Wの抵抗をそれぞれ同じ温度の水の入ったコップに沈め、同じ電圧・電流を流し続けたとすれば、水は同じ温度で上昇するはずです。

お礼

ご回答ありがとうございました。参考になりました。

回答No.1

notnot

＞それぞれの抵抗を、全く同じ密閉容器にいれ、その容器の温度を比べたら、同じになると

抵抗器の大きさに比べて十分大きな容器であれば同じになると思います。空気をかき混ぜる必要はありますが。抵抗器自体の熱容量が誤差要因になるので、「十分大きな」と書きました。

＞回路内の個々の部品の定格W数をいくら上げたとしても、消費電力が変わらないのであれば、結果的に回路全体の発熱量は変わらない

そりゃそうです。エネルギー保存の法則。

お礼

ご回答ありがとうございました。参考になりました。