質問: 中学理科のゴロ合わせについて 中学理科のゴロ合わせをしっている方がいたら教えてください! 分野は電流とか電圧のところで、オームの法則の覚え方とかです。 できれば、eとかrとかiとか使わない感じで...
回答: オームの法則って、法則じゃないんですよ。(笑) なんでかというと、 電圧vボルトをかけたとき、電流iアンペアが流れるときの抵抗rを r=v/i オーム(=ボルト/アンペア) っていうふうに「誰かが勝手に決めた」んですよ。 「速さ」vも、 時間t秒当たりに距離xメートルを進む速さを v=x/t メートル/秒 っていうふうに「決めた」んです。 たまたま、そう定めておけば、ほかに色々応用が利いて便利だということで、いまだにその「伝統」が続いている、というわけです。 同様に、 時間δt当たりに速さがδv変化するときの加速度aは a=δv/δt メートル/秒^2 質量mキログラムのものをaだけ加速させる力fは f=ma ニュートン(=kg・m/s^2) xメートルの区間で力fニュートンをかけ続ける仕事wは、 w=fx ジュール (wは、仕事率の単位ワットと間違えやすいので注意) 電流iを流して時間t秒当たりに流れる電荷qは、 q=it クーロン 電圧vボルトをかけたとき、電荷qクーロンがたまるコンデンサの容量cは、 c=q/v ファラッド(クーロン/ボルト) 距離xメートル当たり電圧(電位)がvボルト変わるような電界e(電気的な傾斜)は、 e=v/x (ボルト/メートル) ところがメートル=ジュール/ニュートンなので eの単位は、ボルト・ニュートン/ジュール とも書ける。 さらに、ここで、電気の仕事の仕事、つまり、電荷qという荷物を電位差vだけさからって運ぶ仕事w(エネルギー)を w=vq と定めてみる。 すると、 ジュール = ニュートン×メートル でもあり ジュール = ボルト・クーロン でもある。 つまり、ボルト/ジュール = 1/クーロン だから、 eの単位は、結局 ボルト・ニュートン/ジュール =ニュートン/クーロン となる。 だから、電界eというのは、実は、1クーロンに1ニュートンかかることをも意味する。 逆に言えば、 上記のように電気のエネルギーを w=vq=vit(ボルト×アンペア×秒) と定めておけば、力学と電気という、あたかも他人であるもの同士が1本の線でつながるので、便利。 つまり、 1ボルト×1アンペア×1秒 = 1ジュール と定めて、 時間t秒当たりの電気の仕事は、 ボルト×アンペア=ワット と定めておけば、色々と便利。 だから、 ボルト×アンペア=ワット(=ジュール/秒) となるようなボルトとアンペアという2つの単位のペアを、過去の偉大な科学者は定めたのです。 このことによって、たとえば、 ビーカーの中に水を入れて、その中に電熱線を浸したとき、電熱線で消費される電気のエネルギーは、熱のエネルギーに変わるときの計算も、アンペア、ボルトと秒から単純にジュールやカロリーに換算できるという、すっきりとした計算で求めることが出来るようになっているわけです。 だから、電力会社から供給される家庭や工場の電気の料金は、ワットに時間をかけた値に対して課金されるようになっています。 私は一応、無名ではない大学の理工系出身ですが、 法則とか数学の公式とか覚えるのが昔から苦手です。 でも、オームの法則は我慢して覚えましたよ。 「恵理ちゃん」って。(笑)