電流と熱 †

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。

概要 †

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

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

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 †

• 詳細については、実験マニュアルを参照

熱量計と温度計	電流計と電圧計
スライド抵抗器

特徴 †

• 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 †

• 詳細については、実験マニュアルを参照

画像	手順
	装置の配線をする。熱量計に水を入れる。
	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 †

• 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 †

• 物理学実験/データの集計について

実験マニュアル †

ダウンロード： 電流と熱.pdf