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エネルギー単位J(ジュール)の定義について

エネルギー単位J(ジュール)の定義は、
物体に加える力1N(ニュートン)×その移動距離1m(メートル)です。
また、その仕事を1秒間にこなす仕事率は1W(ワット)となります。
一方、1W(ワット)は、1V(ボルト)の電圧で電流を1A(アンペア)流す仕事率ともいえます。
ということは、
1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)流す仕事も1J(ジュール)
1N(ニュートン)の力で1m(メートル)動かす仕事も1J(ジュール)
どうして2つのジュールに対する定義(定義なのかな)が一致するのかわかりません。
どちらかの定義がもともとで、それにあわせて単位を決めたとも考えられないのですが、
どうなんでしょう。
それぞれ違う発想から偶然同じ単位が生まれて来ることはないだろうし、何が仕組まれているのか、
すみませんが、教えてください。どうぞよろしくお願いします。

投稿日時 - 2012-10-12 11:21:31

QNo.7744621

困ってます

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回答(5)

ANo.5

>1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)流す仕事も1J(ジュール)

J(ジュール)じゃなくてW(ワット)ですが、これはボルトの定義です。

導体に1A流して、エネルギーの発生率が1W(J/s)なら、導体の電位差は 1V です。

全く同じ定義ですが、1C(クーロン)の電荷に1Jの熱を与える電位差が1Vです。

つまり思いっきり「仕組まれ」てます(^^;

投稿日時 - 2012-10-12 15:22:13

補足

すみません。質問の単位間違えました。
1Vの電圧で電流1Aが1秒でする仕事が1J(ジュール)に訂正いたします。

でも、思いっきり仕組まれていますよね。それが何なのかもうちょっとで解るような、気もします。
私にとっては、もしかしたらコペルニクス的発想の転回が必要なのかもしれません。
ありがとうございます。

投稿日時 - 2012-10-13 13:53:50

ANo.4

1J=1N・1mで定義され、1W=1J毎秒と定義され、1V=1W/1Aで定義されている。したがって人為的に数字がきれいになるように電圧を定義している。ということではないでしょうか。

投稿日時 - 2012-10-12 12:06:39

お礼

ありがとうございます。
なんとなく解ったような、解らないような。
多分、ジュールとかクーロンという単位を知るかなり前から、電気といえばオームの法則と、考えが固まってしまったためだと思います。水路のアナロジーでいえば、電池(電圧)は水をくみ上げるポンプ、つまり電気(電流)発生の根源であって、他から定義付けなどされ得ない絶対的存在に無意識のうちに位置づけされているのかもしれません。もっと柔軟に思考を働かせなくてはいけませんね。

投稿日時 - 2012-10-13 13:44:20

ANo.3

そ~いうふうに「ボルト」を定義したから.

投稿日時 - 2012-10-12 12:01:02

お礼

ありがとうございます。多分そういうことなんだと思います。

投稿日時 - 2012-10-13 13:30:33

ANo.2

>1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)流す仕事も1J(ジュール)

まずこれが間違っています。1ワットは単位時間当たりの仕事量なので単位は

ジュール毎秒 J/s 

です。

qクーロンの電荷を電位差Vだけ動かした時の仕事Wは

W = qV [J] (単位はジュール)

なのはいいですか?

そこで変化しない電場の中での単位時間当たりの仕事を考えると

dW/dt = (dq/dt) V [J/s]

が仕事率になりますが、単位時間当たりの電荷の移動量が電流Iですから

dq/dt = I

ということになり、仕事率は

dW/dt = I V

とも書けます。したがってIVの単位はJ/sでもありますが同時にV・A(ボルト・アンペア)でもあります。

投稿日時 - 2012-10-12 11:52:10

お礼

早速のご指摘ありがとうございます。
恥ずかしいので、質問を訂正させていただきます。単位を間違えてしまいました。
1V(ボルト)の電圧で電流1A(アンペア)が1秒でする仕事も1J(ジュール)
1N(ニュートン)の力で1m(メートル)動かす仕事も1J(ジュール)
でもどうして同じ1ジュール? わかんなくなってしまいました。教えてください、と訂正いたします。

さて、ご回答の内容については、その通りだと思います。本来であれば「本当に良くわかりました。解りやすい説明ありがとうございます」とお礼をいうところですが、すみません。私の予備知識が雑駁であるがため、良いお礼ができません。申し訳ございません。もっと勉強いたします。でも、良いヒントを頂戴したような気がします。
確かに、1クーロンの電荷が電界強度1V/mで1Nの力を受けるのであれば、それを1m動かす仕事は1Jのになります。う~ん、もう少しで解るような、、、

投稿日時 - 2012-10-13 13:28:57

ANo.1

電圧は1Cの単位電荷を移動するのに必要なエネルギー(J/C)で、電流は一秒あたりの電荷(C/S)です。従って、電流と電圧をかけると、一秒あたりのエネルギーになります。ということで、エネルギーが先にあって、それに合わせたと見るのが妥当かなと思います。
(ただし、物理量の定義の見直しによって、どちらが先、というのが意味を持たなくなったりするので、、。)

投稿日時 - 2012-10-12 11:44:08

お礼

ありがとうございます。 たぶん解ったような気がします。

投稿日時 - 2012-10-13 12:59:59

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