基礎的な物理学
主要項目
■ 物質の状態変化
■ 気体の性質
■ 熱とその移動
■ 湿度
■ 電気と静電気
■ 電気と静電気
ポイント!
乙種を受験される方は、特に、下記の「電気火花」の項目以降を学びましょう。
主要項目
■ 物質の状態変化
■ 気体の性質
■ 熱とその移動
■ 湿度
■ 電気と静電気
■ 電気と静電気
ポイント!
乙種を受験される方は、特に、下記の「電気火花」の項目以降を学びましょう。
電流と電圧
電流の強さは、導線の断面を単位時間に通過する電気量で表し、単位(MKS単位)としてアンペア(A)を用いる。
100Wの電球を点灯するために100Vの電圧を加えたとき、流れる電流が1Aである。
1Aの電流によって1秒間に運ばれる電気の量を1クーロン(C)と呼び、電気量の単位として用いられる。
電流の大きさ(A)=
移動した電気量(C)/移動に要した時間(S)
電流の強さは、導線の断面を単位時間に通過する電気量で表し、単位(MKS単位)としてアンペア(A)を用いる。
100Wの電球を点灯するために100Vの電圧を加えたとき、流れる電流が1Aである。
1Aの電流によって1秒間に運ばれる電気の量を1クーロン(C)と呼び、電気量の単位として用いられる。
電流の大きさ(A)=
移動した電気量(C)/移動に要した時間(S)
オームの法則
電線に電流を流すには、電気的な高低を与えなければならないが、この高低を電位差あるいは電圧(V)といい、2点間に電位差を生じる力を起電力という。
導体に流れる電流は、これに加えられる電圧に比例し、その抵抗に反比例する。
これをオームの法則という。
電流I(A)
= 電圧E(V)/抵抗R(Ω)
電線に電流を流すには、電気的な高低を与えなければならないが、この高低を電位差あるいは電圧(V)といい、2点間に電位差を生じる力を起電力という。
導体に流れる電流は、これに加えられる電圧に比例し、その抵抗に反比例する。
これをオームの法則という。
電流I(A)
= 電圧E(V)/抵抗R(Ω)
Rは加えた電圧や流れる電流に関係のない定数で、導線の材質や断面積、長さによって決まる。このRを導線の電気抵抗といい、単位としてオーム(Ω)を用いる。
ジュールの法則
導体に電流が流れると、電圧と電流との両方に比例した熱が発生する。これをジュールの法則といい、発生する熱をジュール熱という。
導体にE(V)、時間t(S)の間にI(A)の電流が流れたとすると、この間に発生するジュール熱 Q(J)(熱エネルギー)は
Q = EIt
となる。
これにオームの法則E=IRを適用すると、
Q = E・I・t
= R・(Iの2乗)・t
=(Eの2乗/R)・t
となる。
導体に電流が流れると、電圧と電流との両方に比例した熱が発生する。これをジュールの法則といい、発生する熱をジュール熱という。
導体にE(V)、時間t(S)の間にI(A)の電流が流れたとすると、この間に発生するジュール熱 Q(J)(熱エネルギー)は
Q = EIt
となる。
これにオームの法則E=IRを適用すると、
Q = E・I・t
= R・(Iの2乗)・t
=(Eの2乗/R)・t
となる。
放電エネルギー
静電気が放電するときの火花の放電エネルギーE(J)は、次式により与えられる。
E=1/2・Q・V
=1/2・C・(Vの2乗)
Q:電気量(電荷量)
V:電圧
C:静電容量
静電気が放電するときの火花の放電エネルギーE(J)は、次式により与えられる。
E=1/2・Q・V
=1/2・C・(Vの2乗)
Q:電気量(電荷量)
V:電圧
C:静電容量
電気火花
①スパーク
電気的接点における火花で、照明用のスイッチ等、電気機器の接点の開閉に伴って発生する火花をいう。
②アーク
電気回路の短絡、漏電時に発生するもので、低電圧、大電流により強い光と熱を発生する気体内放電の最も進展した形態のものである。
静電気(摩擦電気ともいう)
静電気は、電気的に絶縁された2つの異なる物質が接触状態から離れるときに、片方に正(プラス)の電荷が、他方に負(マイナス)の電荷が帯電することで発生し、静電気が放電する際に、電気火花が発生する。
①スパーク
電気的接点における火花で、照明用のスイッチ等、電気機器の接点の開閉に伴って発生する火花をいう。
②アーク
電気回路の短絡、漏電時に発生するもので、低電圧、大電流により強い光と熱を発生する気体内放電の最も進展した形態のものである。
静電気(摩擦電気ともいう)
静電気は、電気的に絶縁された2つの異なる物質が接触状態から離れるときに、片方に正(プラス)の電荷が、他方に負(マイナス)の電荷が帯電することで発生し、静電気が放電する際に、電気火花が発生する。
ポイント!
第四類危険物、可燃性ガス、可燃性粉塵は静電気により容易に引火し易いので、注意が必要です。
第四類危険物、可燃性ガス、可燃性粉塵は静電気により容易に引火し易いので、注意が必要です。
静電気災害の防止
■ 静電気の発生を抑える方法
・摩擦を少なくする。
・接触する2つの物質を選択する。(抑制効果)
・導電性の材料を使用する。
・流速、速度を制限する。(給油時の流速を遅くする。)
・除電剤を使用する。(導電性塗料を塗る。)
■ 静電気の発生を抑える方法
・摩擦を少なくする。
・接触する2つの物質を選択する。(抑制効果)
・導電性の材料を使用する。
・流速、速度を制限する。(給油時の流速を遅くする。)
・除電剤を使用する。(導電性塗料を塗る。)
■ 静電気の蓄積を生じさせない方法
・接地をとる。
静電気が蓄積すると考えられるものを導線で電気的に接続し、接地(アース)しておく。
・湿度を上昇させる。
室内の湿度を上げる(約75%以上)と、静電気は物体表面の水分を通して漏洩し、その蓄積を防止することができる。
・静置する。
・帯電防止服、帯電防止靴を使用する。
・接地をとる。
静電気が蓄積すると考えられるものを導線で電気的に接続し、接地(アース)しておく。
・湿度を上昇させる。
室内の湿度を上げる(約75%以上)と、静電気は物体表面の水分を通して漏洩し、その蓄積を防止することができる。
・静置する。
・帯電防止服、帯電防止靴を使用する。
★ 次のような問題が出題されます。★
静電気が放電する際に電気火花が発生し、火災発生の原因になることがあります。
静電気に関しては、次のような形で出題されることがあります。
【問題】
静電気に関する記述で、次のうち誤っているものはどれか。
(1)静電気は一般に電気の不良導体の摩擦等によって発生する。
(2)静電気の蓄積を防止するためには、空気中の湿度を高くする。
(3)静電気が蓄積すると発熱し、自然発火することがある。
(4)静電気が蓄積すると、火花放電を起こし、火災につながることがある。
(5)一般に液体や粉末を出し入れするときは、静電気が発生しやすい。
【解答】
(3)
【解説】
静電気が蓄積しても自然発火することはない。