電熱線に関する問題

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2020年ラ・サール中学の問題です。

図1のように二つの同じ乾電池を直列にして電流計と電熱線につなぎ回路を作りました。電熱線の太さや長さ,乾電池の数やつなぎ方を変え,1分間あたりの電熱線の発熱の量の違いを調べました。以下の問いに出てくる乾電池はすべて同じものとします。

(1)図1から条件を変え,電熱線の発熱の量の違いを調べたところ,回路を流れる電流が増えたときに発熱の量は大きくなっていました。以下の文中の①~③の(   )について適する語を選びなさい。
・図1の回路で電熱線の太さのみを変えた場合,①(細い 太い)電熱線のほうが図1のときに比べ発熱の量は大きくなる。
・図1の回路で直列につながっている乾電池の数を②(減らした 増やした)場合,図1のときに比べ発熱の量は大きくなる。
・図1の回路で二つの乾電池を並列にしてつなぎかえた場合,図1のときに比べ発熱の量は③(小さくなる 大きくなる 変わらない)。
・図1の回路で電熱線の長さのみを変えた場合,短い電熱線のほうが図1のときに比べ発熱の量は大きくなる。

(2)以下の回路において,電熱線の発熱の量が最も大きいものをア~カから選びなさい。
 ただし,電熱線の太さについては,ア・エ・カは同じ太さで,イ・ウ・オは同じ太さです。また,電熱線の長さについては,ア・イ・オ・カは同じ長さで,ウ・工は同じ長さです。

【解説と解答】
(1)発熱量は電流×電流×抵抗で決まります。太くなれば抵抗は小さくなりますが、流れる電流は大きくなるので、太いほど熱量が大きくなります。乾電池を直列でつないでその数を増やせば、流れる電流が大きくなりますから、増やした方が発熱します。並列にすると、流れる電流が小さくなるので、発熱量は小さくなります。
(答え)① 太い ② 増やした ③ 小さくなる
(2)電池が直列3個はオとカで長さが同じで、太さがオの方が太いのでオ。
(答え)オ



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