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物理基礎①《運動の表し方》
物理基礎②《力の種類と運動の法則》
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そもそも物理とは、ある物体などの状況について、なぜそのような状態でいるのか、なぜそのような運動をするのか、将来その物体はどんな運動をするのかなどを考える学問のこと。
電気の基本的な性質(帯電、電荷、静電気、電気量、電気素量 e 、引力、斥力、導体、不導体(絶縁体))
±0だった物質が、電子が移動することで、その物質に電気が帯びること(帯電した粒子をイオンという)。
静電気
こすり合わせたときに生じる電気。流れを伴わない電気。
静電気力
静電気を帯びたものどうしの間にはたらく力。
電荷
電気現象を生じさせるもの。静電気の原因となるもの。
陽子のプラスと、電子のマイナスの2種類の電荷がある。中性子は電荷を持たない。
電気量
電荷の量(単位 [C])
電気素量 e
陽子と電子がもつ電荷は等しい。電子(陽子)1個がもっている電気量のこと。
電子はマイナス、陽子はプラス。
$ e = 1.6 × 10^{−19} C $
電子(陽子)1粒で $ e = 1.6 × 10^{−19} C $ なので、
1C だと、何粒の電子があるかというと $ 1C ÷ 1.6 × 10^{−19} C = 6.24 × 10^{18} 個 $
引力
互いに引きあう力。
斥力
反発しあう力。
導体
自由電子が存在し,電流を流すことができる。
不導体(絶縁体)
自由電子が存在せず,電流を流すことができない。
電流とは、A(アンペア)とは
1秒あたり何クーロン(電気量 C)通り抜けるかを表す。*電荷量≒電気量
式 電流 = 通過した電気量C 全体 ÷ 時間(秒)
式 電流 = 1秒で通過する電子の数 × 電子1個の電気量 e
*電子1個がもっている電気量は $ -e = -1.6 × 10^{−19} $
電流の強さ(A:アンペアとは)
1A=1秒あたりに1C 流れる電流の強さのこと。
例 5A …1秒で5Cの電気量が流れる。
電流の正体
自由電子(負の電荷)である。
電流の向きは「正の電荷の流れる向き」と定義されている。
電子の流れる向きは、電流と逆向き。
問題
ある導線に 4.8A の電流が流れている。この導線を 1s あたりに通り抜ける電子の個数はいくらか。
解答表示
=1秒間に4.8C という意味。
電子1個で $ -1.6 × 10^{−19} C $ なので、
4.8Cの中にある電子の個数は、$ 4.8 C ÷ 1.6 × 10^{−19} C = 3.0×10-{19}個 $
問題
ある導線の断面を 1.0 秒間あたりに通り抜ける電子の数は $ 1.5 × 10^{19} $ 個であった。
この導線を流れる電流の大きさはいくらか。
解答表示
例 3A = 1秒間に3C
よって、電子の数をクーロンに変換すればよい。
電子1個あたり、$ 1.6 × 10^{-19} $ なので、
$ 1.5 × 10^{19} × 1.6 × 10^{-19} = 2.4A $
回路に対する電流の流れ方(抵抗)
抵抗と長さは比例関係
抵抗が長いほど、流れにくい(抵抗の値が大きい)。
抵抗と面積は反比例の関係
抵抗の面積が広いほど、流れやすい(抵抗の値が小さい)
合成抵抗
直列回路:足し算
並列回路:逆数を足し算をして、逆数にもどす。
問題
長さ 40cm,断面積 22cm2,抵抗率 1.1 × 10 − 6 Ω・m の抵抗線の抵抗値を求めよ。
解答表示
電気を使う際にやり取りされるエネルギー(ジュール熱)
電流をある時間流したときに発生する熱のこと。*全エネルギーの話。
式 ジュール熱 = 電力(ワット) × 時間(秒)
*そもそも電力(ワット)や電流の計算式自体が1秒あたりの話なっているので、時間(秒)を掛け算すれば、ジュール熱全体が求められる。
電力とは
1秒あたりの電流がした仕事のこと。*単位時間あたりのエネルギーの話。
式 電力(W) = 電流 × 電圧
式 1W = 1J/s
式 1Wh = 1J/s × 3600秒 *1Wの電力で1時間に行う仕事のこと。
式 1kWh = 1J/s × 3600秒 × 1000
問題
20kWh は何 J か。
解答表示
= 20×1000×3600
= 72000000(7.2×107)
問題
5.0 Ωの抵抗線に 10V の電圧を加えて電流を流す場合,1時間で何 J の熱量が発生するか。
解答表示
J = W × 秒 より、
= 2A × 10V × 3600秒
=72000(7.2×104)
磁場の性質と磁場の作り方
磁場≒磁界
*図:矢印以外の部分も磁界は発生している。
テストで90点以上が取れるコツ
1、学校のワーク(問題集)をテスト1週間前までに解き終わり基本を身につける。
2、定期テスト過去問を解く。
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