ワット驚く仕事率
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2012.02.09


なぜ電力の単位( ワット )と仕事率の単位が同じなのか、 考えてみましょう。

     
     
     
     
     
     
     
     
     


     
     
     


  電気エネルギーが直接的に熱エネルギーに変換された場合、 発生した熱エネルギーをジュール熱 といいます。 電気エネルギーが熱エネルギーに 変換される場合は、 ジュール熱は次の式で表されます。

    


  さて、 ここからが本番です。
  一様な電場 の棒導体の中を電流が流れているとき、 多数の電荷量 の電子が同じ速さ で電位の高い方に向かって等速でゆっくりと移動しています。 このとき、 1つの電子に作用するクーロン力は で、 これと反対方向に同じ大きさの抵抗力が働いています。 抵抗力は速さに比例しますので、 結局、 電子に関する運動方程式は次のようになります。
    
棒導体の断面積を 、棒導体の長さを 、 単位体積あたりの電子の個数を とします。
すると、
     棒導体中には 個 の電子があることになります。
     電流 になります。
     棒導体の両端の電圧 です。

電場がこの電子に単位時間あたりにする 仕事( 力 変位 ) は次のようになります。
    
  したがって、 電場が電子全部に 単位時間あたりにする仕事 仕事率 は次のようにな
ります。
    
この式は、 次のように変形されます。
    
これは、 電力 です。