電線の接続不良により,接続点の接触抵抗が0.2 Ωとなった。この電線に10 A の電流が流れると,接続点から1 時間に発…

一般問題 第3問

電線の接続不良により,接続点の接触抵抗が0.2 Ωとなった。この電線に10 A の電流が流れると,接続点から1 時間に発生する熱量[kJ]は。ただし,接触抵抗の値は変化しないものとする。

正答 イ
正答は (1)。 【使う式】 抵抗に電流が流れたときに発生する熱量(ジュール熱)は  H = I の2乗 × R × t [J] で求めます。I は電流[A]、R は抵抗[Ω]、t は時間[s]です。ここで時間は秒であることに注意してください。 【値を入れる】 接触抵抗が 0.2Ω、電流が 10A、時間は1時間すなわち 3600秒 です。  H = 10 の2乗 × 0.2 × 3600    = 100 × 0.2 × 3600    = 20 × 3600
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   = 72000 [J] 問われているのはキロジュールなので 1000 で割ります。  72000 [J] = 72 [kJ] よって (1) が正答です。 【途中の意味づけ】 10 の2乗 × 0.2 = 20 の部分は、この接続点で消費される電力そのもので 20W です。20W の発熱が1時間続くのですから、20 × 3600 = 72000 J になります。まず電力を出し、それに秒数を掛けるという順に考えると、単位の取り違えが起きにくくなります。 【誤りの選択肢】 (2) 144kJ は 2時間分、あるいは抵抗を 0.4Ω として計算した値です。 (3) 288kJ は電流を20A としたときの値で、電流は2乗で効くため4倍になります。 (4) 576kJ は、さらにそこから倍にした値です。 【間違えやすい点】 時間を「1」のまま掛けて 20J としてしまう誤りが最も多く見られます。ジュールは1秒当たりのワットを積み上げた単位ですから、分や時間で与えられたときは必ず秒に直してください。接続不良で接触抵抗がわずか 0.2Ω 生じただけでも1時間に 72kJ もの熱が出る、という点が、電線の接続を確実に行うべき理由でもあります。

出典:令和5年度下期第二種電気工事士学科試験 問3(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ

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