* 電流と熱 [#i757956a]
#ref(denryu-1.jpg,right,wrap,around,nolink)
電力は、われわれが日常的に使用する身近なエネルギー源である。その用途は様々であるが、熱源としても、暖房器具、調理器具などに使用されている。
この実験では、電源とコイルを用いた簡単な装置で熱を発生させる。さらに、エネルギー保存則を用いて、水の比熱を求める。
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** 概要 [#f746c6fa]
電線に電流を流すと熱が発生することはよく知られている。ある抵抗持った電線に電圧Vを加え、電流Iをt秒間流したときに生じる電気的エネルギーWは
#tex(center,"W=IVt")
である。このエネルギーは、導体（電線）内電子のミクロな振る舞いにより、熱エネルギーに変換される。この熱のことをジュール熱という。
電線をある物体（本実験の場合は水）に接触させておくと、物体の温度は上昇する。物体の質量をM、比熱をC、温度上昇をΔTとすると、エネルギー保存則は
#tex(center,"IVt = M C \Delta T")
である。この式から、物体の比熱Cを決定することができる。
実際の装置では、直流電源にニクロム線を接続し、発熱箇所を水に浸すことにより水と容器の温度を上昇させる。温度上昇を測定することにより、比熱を決定する。
** 装置 [#gc609ecf]
- 詳細については、[[実験マニュアル>#manual]]を参照
|CENTER:熱量計と温度計&br;&ref(box.jpg,nolink);|CENTER:電流計と電圧計&br;&ref(meters.jpg,nolink);|
|CENTER:スライド抵抗器&br;&ref(slide.jpg,nolink);||
**特徴 [#bfaab784]
-水の入っている容器を断熱材で囲むことにより、外部との熱の出入りを抑えている。
-電気エネルギーが熱に変わる様子を体感できる。
** 実験の流れ [#g60d532d]
- 詳細については、[[実験マニュアル>#manual]]を参照
|~画像|~手順|
|#ref(step1.jpg,nolink)|装置の配線をする。熱量計に水を入れる。|
|#ref(step2.jpg,nolink)|電流を流したまま温度を上昇させ、電流、電圧、温度、時刻を記録していく。水をかきまぜながら行う。|
**実施時の注意点 [#h93c4184]
-水をかきまぜる作業は重要で、これを行わないと水の温度が均一に保たれない。退屈な作業であるが、しっかり行うように指導する。
** 実験結果について [#fa106df9]
-[[物理学実験/データの集計について]]
|~測定量|~水の比熱|
|標本数|300|
|平均値|4.31 [J/gK]|
|標準偏差|0.31 [J/gK]|
|文献値| 4.18 [J/gK] ((20℃付近での値))|
&br;
#ref(denryu.txt.gif,center)
** 実験マニュアル [#o8cfe647]
[[物理学実験/著作権について]]をご一読ください。
>ダウンロード： &ref(電流と熱.pdf);
>ダウンロード： &aname(manual);&ref(denryu.pdf);
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RIGHT:[[物理学実験/著作権について]]
