実験６ 電流による発熱
2000 11 17（金）
準備室の奥から取り出した実験装置は、『昭和４４年生まれ』。つもったホコリを落として電流を流したところ、なんとか使えそうである。
（上：中央にあるのが３５年前の実験装置である）
発砲スチルロールにおおわれた金属容器に、電熱線、温度計、撹拌機がついている。
＜本時のねらい＞
電流による発熱量を測定させ、発熱量は電力（電流×電圧）に比例することを確かめる。そして、これだけでは面白くないので、１ｃａｌが4.1868ジュールであることを定量的に確かめる。
＜授業の流れ＞
１ 実験のねらい、方法を確認する
・ 電熱線を使って、水をあたためる
・ 電圧の値を３Ｖ、６Ｖ、９Ｖとする（それぞれを３回ずつ測定）
・ その時の電流の値を測定する
・ １分間で上昇した温度を求める
（上：Ａ君の学習プリントから）
２ 実験する
（上：実験する生徒）
＜実験上の注意＞
・ 50度Ｃ温度計を使用し、目盛りの１／１０まで読む。
・ 温度計が、水の中に入っているか確認する。
・ ゆっくりと撹拌する。
・ 電源を入れてからすぐに測定するのではなく、しばらくして、温度上昇が始まってから、キリのいい温度になったところで時計の秒針をみる。
・ 『時計係』と『温度計係』をつくる。
◎ 実験結果 （下：Ｂさん、Ｃさんの学習プリントから）
＜授業を終えて＞
測定誤差が大きくて、当初のねらいは、どのクラスも達成できなかった。悔しいが私の失敗です。生徒が収穫は次の３点にとどまりました。
１ 電圧を上げれば電流も上がる
２ 電力（電圧×電流）も上がる
３ 発熱量も大きくなる
さて、次時の計画ですが、１カロリー＝4.1868ジュールを確かめることはあきらめ、熱量は電力に比例することだけを確かめます。ここで、みなさんに質問してみましょう。
湯沸かしポットにいれた水の上昇温度は、何に比例しますか？次のア〜から選び記号で答えなさい。
（ア） 電 圧（Ｖ）
（イ） 電 流（Ａ）
（ウ） 電 力（Ｗ）
（エ） 時 間（秒）
（オ） その他
答えは、『ウ、または、エ』です。これを説明するためには、グラフを書くことが有効です。横軸を電圧、縦軸を上昇温度にすると２次曲線になってしまい、比例しないことが一目瞭然です。同様に、電流と上昇温度も比例しません。「じゃあ、どうする？！」と問い掛け、オームの法則『電圧は電流に比例する』を思い起こさせ、「横軸を電流×電圧、縦軸を上昇温度にするとどうなる？！」と発問すれば、理想的な授業展開になるでしょう。本時は、そのための準備実験をするべきでした。しかし、カロリーとジュールの計算式にこだわって時間を使ってしまったので、次時は、電力と上昇温度のグラフを書くことにします。電圧は（４Ｖ、５Ｖ、６Ｖ、７Ｖ、・・・）のように変化させれば良いでしょう。
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