何回目かの理科note
久々すぎて何回目なのか思い出せません（笑）
理科noteです。
中学生・高校受験の理科の解説の依頼を受けて、久々に理科noteやっていきます。
中学理科の受験問題として、
「電気回路」が世の中を騒がせているように思います。
苦手なヒト多いのかな？
今回は、直接問題を解くのではなく、
”そもそも”の話をここではしていきたいと思います。
問題はコチラ
解ける人は解いてみてね。
回路全体の電力を9Wとし、電圧を加え電流を2分間流した時の電力量と、回路全体の電力を4Wとし、電圧を加え電流を＿＿＿分間流した時の電力量は等しい。
ア：２分 イ：４分３０秒 ウ：４分５０秒 エ：７分
上の問題は、問４なんですが、問１～３とは関係なく独立している問題だなと思ったので抜き出してみました。
（回答例）
9W x 2min(120sec.) = 1080 J
1080 J / 4W = 270sec.
270sec. = 4min 30se.
答えは イ：４分３０秒
電流とか電圧とか電力量とか…いったいなんなんだ？
丸覚えしちゃうと後々使えない。
教育としてはたしてそれでいいのか…。
理論（数式）から逆算しているから、よくわかんないんじゃないかなと。
つまり、この電流とかの問題が生まれた背景をさかのぼりますね。
もともとはエネルギーというか運動
電気ってもともと、モノを動かす動力源でしょ。
エネルギーともいえるよね。
電気がなくなるとモノが動かない。
人間や生物って電気なくても動くよね。
このあたりが厄介な点かもしれないけど、メカでいう電気みたいなエネルギーは生物にもあって、ごはんとか栄養がそのエネルギーに変換されています。
もともとね、運動エネルギーを変換したものが電気なんだけど、
かなりざっくりと説明するとね、
日本だと特に、ゴミを燃やして発電しているでしょ。
"ゴミ" が "灰" に変化する。
「ゴミと灰のエネルギーの差」が燃やすことによって熱として放出される。
その熱を使って水を水蒸気に変える
（状態変化により体積がすごく大きくなる）
その変化を使って、タービンやピストンを「回す」ことで、運動エネルギーに変換しているわけ。蒸気機関ですね。
電気はさらに運動エネルギーを使ってコイルを回して電気を生む。
こうやって物質を変化させ、前後の差分から生じたエネルギーを変換した結果が電気になって僕らの生活に入り込んでいます。
一回膨張するという状態変化（運動エネルギー）に変換して、電気に変えるので、結構エネルギーのロスがあります。生物はごはんからATPという物質を使ってエネルギー変換・貯蓄する（変換しないため）のですごい効率がよいのである。
仕事（状態変化）のために電気をつかう
その電気を制御するための要素を分解してみた
電気や電力って目に見えないですよね。
でも、三次元の物質に対して作用することが出来るのはなんでやろうか。
僕はこう考えるんだけど
目に見えないってことは、次元が足りてない。
２次元のものって、３次元世界では目に見えない。
例えば、折り紙だって、2次元的ではあるけど、実際には厚みがあるので当然３次元物質。２次元を３次元的に可視化しているから想像できているだけで、実際には目に見えない。
仕事として３次元世界で目に見える形になっているってことは、何かしらで３次元的になっているということ。
制御できる因子として
電流 ｘ 電圧 ｘ 時間 による３次元として「仕事」として表れるんだろうなってこと。わかるかなぁ。
仕事量（電力量）を３次元として考える
電力量(J) = 電力(w) × 時間(秒)
電力(w)= 電流(A) × 電圧(V)
つまり、書き換えると
電力量(J) = 電流(A) × 電圧(V) × 時間(秒)
全部掛け算なんで、こう考えられるわけよ
問題に戻ると、
回路全体の電力を9Wとし、電圧を加え電流を2分間流した時の電力量と、回路全体の電力を4Wとし、電圧を加え電流を＿＿＿分間流した時の電力量は等しい。
ア：２分 イ：４分３０秒 ウ：４分５０秒 エ：７分
「電力量は等しい」＝体積は同じ
「電力を4W」＝ 電流と電圧が小さい
同じ体積にするためには時間を長くしてやればいい。
つまり、解き方としてはこういうとき方もできるよ
9W → 4W なので電力は4/9
120sec. / (4/9) = 270sec.
一回総電力量を出さないでも答えは出せる。（やってる計算は同じだが）
まあ計算が面倒だから、9Wから4Wって半分よりちょっと少ない
2分の倍ちょっとだな、5分じゃないよね、４分３０秒のイ だなーって答えてしまってもいい。
まとめ
つまり、なんでこういう問題が出るのか、何を知っててほしいかっていうと
日常にある電気（電力）って、電圧と電流で制御されているし、
電力を使って動くもの、動くってのは電力量であって、瞬間じゃなくて時間の要素もあって、作用しているんだよって言いたいんだと思う。
もともとモノを動かす運動エネルギーであったり、水を温める熱量が最初にあって、
それを要素分解すると、
電力量(J) = 電流(A) × 電圧(V) × 時間(秒)
ってこと。
電流と電圧で電力ってのがあって、
電力のそれぞれの性質を理解するために電気回路の図だったり、
電流計、電圧計、抵抗ってのをつかっているのだ。
順番的に、要素の小さい方から習うから、想像しにくいですよね。
おそらくですが、歴史的には、
電球を繋いでみて、光の強さがなんでか違うんだよなーってところから始まったんじゃねーかなって思います。並列と直列（つなぎ方）で光の強さちがうじゃん！（笑） みたいな感じだと思います。
でも、隣の部屋とウチの部屋で明かるさが違ったら困るじゃん！って感じですね。
一人暮らしとか、家に関してが一番わかりやすいかもしれませんね。
電気使いまくってブレーカーが落ちるとか、頻繁に落ちるならアンペア変えてもらおうとか、そういうのが日常にある電気ですかね。
電気の流れも水の流れと同じ、自然なことなんですよね。
中学理科なら何とか解けると胸をなでおろす、そんな久々の理科noteでした！
いじょうです！
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