オームの法則？

質問

電気のケーブルを長くすると、なぜケーブルが熱くなるのですか？
ケーブルは短い方がいいのですか？
ケーブルを太くすれば解消できるのですか？
ちなみに３００アンペアー使っています。
これって、オームの法則で解決できますか。。。
教えてください。
お願いします。

回答No.1

kata_san · ベストアンサー

はい。基本的にはそういうことになります。

>電気のケーブルを長くすると、なぜケーブルが熱くなるのですか？
導体＝この場合にはケーブルに存在する微小な電気抵抗により消費される
エネルギーが熱になってしまうためにケーブルが熱くなります。

この熱くなるのは、エネルギー保存の法則も関係します。
また、温度が上昇することで導体の抵抗値が上昇し・・・、
またさらに・・・、ということもあります。

導体や特定の物質が極低温になると微小な電気抵抗が無くなって
つまりゼロΩになると超伝導現象が起きる場合があります。
これを応用したものが、リニアモータカーです。

>ケーブルは短い方がいいのですか？
そうです。

>ケーブルを太くすれば解消できるのですか？
そうです。
ケーブルの外皮径ではなく導体部分の直径を太くしてください。
あるいは、ケーブルが細い導体を撚ったものの場合には、
取り扱い状態にもよりますが導体が一塊のもの＝単線といいますが
を用いることで発熱量が減少することもあります。
あるいは、接触部分の抵抗値での発熱が考慮されて、許容できる
のであれば同一のケーブルを複数本用いて接続することも可能です。

オームの法則は↓を参考に
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%A0%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87

お礼

ありがとうございました。
いまいちオームの法則で解決できないんですが。。。
つまりどう言うことなんでしょうか？
もう少しお付き合いお願いします。

回答No.7

candle2007

okormazdさん　ご声援有難うございます。(^_^;)

このての質問には、回答者が寄ってたかって・・・という感じで群がり付き、質問者さんを大混乱させるような事態がしばしば生じます。
単純な問題だし、誰かが正解を出すだろうから、止めておこうかと思ったのですが、一応、説明者さんにすっきり納得していただけそうなまとめ方ができたので、投稿ボタンを押したのですが・・・
現実はそうも行かなかったようです。

端末効果のこともチラとひらめいたのですが、それは質問の範囲外と考え、控えました。(^_^;)

回答No.6

foobar

すでに出ている回答以外に、
ケーブルが短い場合、端部の影響（ケーブルの発熱が端子を通じて放熱されたり、逆に端の接続部の発熱で温度が高めになったり）で温度が変わることもあります。
100mm^2位のケーブルで1mくらいの長さだと、結構端部からの放熱が効いているような気がします。（接続する先が断面の大きな裸導体のことが多く、ケーブルよりも発熱密度が低くて熱放散も良いことが多い。）

回答No.5

Mr_Holland

電気ケーブルの長さにかかわらず、周囲の温度が一定に保たれるならばANo.2さんのいわれるとおりだと思います。
　ただ空調能力が一定の施設内で電気ケーブルを長くすれば、施設内での発熱量は増加し、電気ケーブル周囲の温度も上昇し、ケーブルは熱くなると思います。

　なお、質問者さんにお尋ねしたいことがあります。

１）ケーブルは、１本の短いケーブルと１本の長いケーブルで比較していますか？
　　していないとは思いますが、短いケーブルにケーブルを継ぎ足して長くしてはいませんか？

２）３００アンペアの電流は１本のケーブルに流していますか？
　　それとも、複数のケーブルに流している電流の総和が３００アンペアということですか？

３）まさかとは思いますが、ケーブルを長くしたとき、ケーブルを巻いていたり接触させたりしていませんか？

４）３００アンペアの電流は一定ですか？
　　それとも最大電流ですか？　そのとき電圧は一定ですか？

５）空調設備はケーブルの長さに応じて増強していますか？

お礼

ありがとうございます。

回答No.4

rukuku

はじめまして
中学校で習った理科と数学を思い出してください。
中学の理科や数学は、本当の専門場面では不足ですが、全体を大まかに把握するには役に立ちます。

＞オームの法則で解決できますか。。。
オームの法則　
E=RI (1)　…電圧＝抵抗×電位差
だけでは解決できません。

発熱量を計算する式
P=EI (2)　…発熱量＝電圧×電流
も必要です。

この2つの式を合わせると
P=R×I^2 (I^2…Iの２乗)
が出てきます。（candle2007の回答にあるとおりです）

この式から回答できることは
＞ケーブルは短い方がいいのですか？
はい。
Rはケーブルの長さに比例します。
ケーブルの長さが短くなればその分、抵抗によって失われるエネルギーが減ります。
ただ、「ケーブルが熱くなる」という問題は解決しません。

＞ケーブルを太くすれば解消できるのですか？
はい。ケーブルを太くすればRが減りますので発熱量が少なくなります。
ただ、交流電流の場合、周波数にもよりますが、“表皮効果”という現象によって、断面積が大きくなった割に抵抗が減らないこともあります。

＞３００アンペアー
この規模ですと、一般家庭や事務所ではないと思います。おそらく生産工場でないかと思います。
となれば、71-guncoさん自らが配線作業を行うのではなく、ほかの社員や業者が行うことになると思います。
ケーブルには使用できる電流・電圧が定められています。その配線で使用する機械を指定すれば、それにあった配線をしてくれると思います。

お礼

参考になりました。
ありがとうございます。

回答No.3

kata_san

ANo.1です。

ケーブルの長さが長くなればその長さに応じて発熱量は
ケーブル全体としては増加します。
発熱が増えることはこの場合には伝送ロスの増加になるので、
ケーブルが長くなるとケーブル全体の発熱量は増加します。

もっとわかりやすくするために、またべつな視点から捉えたときに、
（電気ストーブなどを想像してください）
同一のケーブルで300W/600W/900Wの切り替え機能があるような場合には
900Wで使用したときにケーブルの発熱量がもっとも多くなり
熱くなります。この理由は？電流値が増加するからです。
P＝V*I＝I＾2＊R＝V^2/I
このときケーブルは同一ですから抵抗値は同一（ややこしくなるので、
発熱による増加や放熱による温度の低下は除外しますが）とすると、
電流値が増加することでケーブルのもつ抵抗値により発熱量が増加します。
これがオームの法則によるケーブルの抵抗値による発熱に伴う損失により
送電元から見た状態で、送電先で結果としては電圧降下という現象が発生します。
ケーブルの発熱量が上記の条件で最小になるのは？300Wのときです。
では、上記の条件でケーブル長を半分の長さにしたら？
ケーブルの長さが短くなることで、ケーブルの抵抗値も小さくなります。
したがって、
ケーブル全体の発熱量は（他にも考慮しなければならない項目
があるので実際には半分までには減少しませんが）減少します。
電流値が増加する600W/900Wの状態でもケーブルが短い状態のほうが
ケーブル全体の発熱量は減少します。

実際に測定する場合には、ケーブル自体の放熱条件などの影響
も起きておりこれらを考慮しなければならないことも事実ですが、
基本的には、以上のようなことの理解に努めていただければ
良いと思います。

より簡単な説明などは、↓の
+++理科ねっとわーく+++
http://www.rikanet.jst.go.jp/
というところもありますので、ご紹介をしておきます。

オームの法則というのはさきほどのページからもわかるように
E＝I＊R から、R＝V/I、I＝V/Rという関係があります。

お礼

お付き合いして頂いて
ありがとうございます。

回答No.2

candle2007

>電気のケーブルを長くすると、なぜケーブルが熱くなるのですか？

そんなことはありません。
長くても、短くても、単位長当たりの発熱量は同じはずです。
　P(W)=I(A)^2xR(Ω)
例えば、1m当たり0.0001Ωのケーブルがあったとします。
（往復で1m当たり0.0001Ω）
　1m当たりの発熱量は　300(A)^2x0.0001(Ω)=9(W)
　2m当たりの発熱量は　300(A)^2x0.0001(Ω)=18W
どちらも1m当たりの発熱量は9Wです。

表面温度（＝熱さ）は、”発熱と放熱のバランス”で決まります。
1mのケーブルも2mのケーブルも、回りの状況が同じなら、1m当たりの放熱量も同じはずです。
したがって、表面温度（＝熱さ）は同じはずです。

ケーブルが太くなれば芯線が大きくなるでしょうから、抵抗値が小さくなり、上記式から発熱量が小さくなることがわかります。
また、表面積が広くなるので、放熱が大きくなり、温度はより下がるでしょう。

なお不明な箇所があれば遠慮なく質問してください。

お礼

助かりました
ありがとうございます。