はじめに
定期テストが近づくと、「何から復習すればいいの？」と迷いますよね。
エネルギー変換の分野は、用語、計算、しくみの説明と、問われ方がいろいろあります。
そのため、ノートを読み返すだけでは、わかっていない所が見つかりにくいんです。
そこでこの記事では、動画「エネルギー変換 一問一答45問」の問いと答えを、すべて文字にしてまとめました。
問いを読んだら、答えを見る前に3秒だけ、自分で答えてみてください。
まちがえた問いにチェックを付けておけば、テスト前の最後の2日間は、そこだけ見直せば大丈夫です。
範囲は、エネルギーの変換と効率、発電と送電、電気回路と電力、電気の安全、歯車などの機構です。
学校によって教科書の順番や細かい扱いは少し違うので、習っていない所は飛ばして構いませんよ。
- 45問の問いと答え：エネルギー変換の用語と計算を、問いと答えの形で確認できます。
- まちがえやすい所：電力と電力量、直列と並列、変換効率の3つを重点的に整理します。
- テスト前の見直し方：前日に確かめたい5項目と、よくある質問の答えをまとめました。
出題範囲の地図：エネルギー変換45問の全体像
45問は、4つのまとまりに分けて並べています。
まずエネルギーの種類と変換効率、次に発電と送電、そして電気回路とオームの法則、電力。
最後が電気の安全と、歯車やカムなどの機構です。
動画では3問ずつ15回に分けていますが、この記事では内容のまとまりごとに、ポイント1〜3として読み進められるようにしました。
- エネルギー変換：エネルギーの種類、保存の法則、損失、変換効率の計算（Q1〜Q12）。
- 発電と送電：発電のしくみ、発電方法の長所と弱点、電気が家に届く道すじ（Q13〜Q24）。
- 電気回路と電力：電気の単位、オームの法則、電力と電力量、直列と並列（Q25〜Q36）。
- 安全と機構：ブレーカーとアース、歯車比、ラックとピニオン、カム、クランク（Q37〜Q45）。
ポイント1：エネルギーの変換と効率（Q1〜Q12）
まずは土台になる、エネルギーの種類と、変換の考え方です。
ここがあやふやだと、あとの発電や電力の問題でも、説明が書きにくくなります。
エネルギーの変換と効率のポイントを紹介します
エネルギーの種類と変換はセットで覚える（Q1〜Q6）
エネルギーには、電気、光、熱、運動、位置、化学などいくつかの形があります。
電池や食べ物の中にたくわえられているのは化学エネルギー、動いている物体がもつのは運動エネルギー、高い所にある物体がもつのは位置エネルギーです。
そして、あるエネルギーが別の形に変わることを、エネルギー変換といいます。
テストでは「何のエネルギーが何に変わったか」を矢印で書かせる問題がよく出るので、変わる前と後をセットで覚えましょう。
たとえば扇風機なら、電気エネルギーが運動エネルギーに変わっている、と一文で言えれば満点です。
たとえば、懐中電灯なら、電池の化学エネルギーが、電気を通って光と少しの熱に変わります。
電球は光だけでなく熱も出し、扇風機は運動のほかに音や熱も出しています。
主な変化だけでなく、ほかに何が出ているかを考える習慣をつけると、あとの損失の問題にもつながります。
答え方は「〇〇エネルギーが△△エネルギーに変わる」と、変化の向きがわかる形にそろえると、減点されにくいですよ。
- Q1 電池や食べ物がもつエネルギーは？→ 化学エネルギー。
- Q2 動いている物体のエネルギーは？→ 運動エネルギー。
- Q3 高い所にある物体のエネルギーは？→ 位置エネルギー。
- Q4 エネルギーが形を変えることは？→ エネルギー変換。
- Q5 白熱電球は電気を主に何に変える？→ 光と熱（熱のほうが多い）。
- Q6 扇風機は電気を何に変える？→ 運動エネルギー（モータが羽根を回す）。
エネルギーは消えず、熱になって逃げる（Q7〜Q9）
エネルギー変換には、大事な決まりがあります。
変換の前と後で、エネルギーの総量は変わりません。
これをエネルギー保存の法則といいます。
では、使えるエネルギーが減って感じるのはなぜか。
それは、使いたい形以外のエネルギー、主に熱になって逃げていくからです。
この逃げた分を損失といいます。
LEDが白熱電球より省エネなのは、熱になる損失が少なく、電気が光に変わる割合が高いからなんです。
テストでは「なぜ省エネなのか」を理由つきで書かせる問題が出やすいので、「損失が少ない」の一言を忘れないでくださいね。
身近な例で考えてみましょう。
白熱電球に手を近づけると、あたたかく感じます。
あれは、光に変わらなかったエネルギーが、熱として出ているしるしです。
なお、熱になった分は消えたわけではなく、空気中に広がって、もう一度使うのがむずかしくなった、という意味です。
答えに「増える」「減る」と書いてしまう人が多いので、総量は変わらない、と言い切りましょう。
- Q7 変換の前後で総量はどうなる？→ 変わらない（エネルギー保存の法則）。
- Q8 変換で逃げるエネルギーは主に？→ 熱（損失という）。
- Q9 LEDが省エネな理由は？→ 熱になる損失が少なく、光に変わる割合が高いから。
変換効率は割り算と100をかけるだけ（Q10〜Q12）
変換効率とは、使ったエネルギーのうち、目的のために有効に使えた割合のことです。
式は、有効に使えたエネルギーを、使ったエネルギーで割って、100をかけて、パーセントで表します。
たとえば、電気エネルギー100ジュールのうち、光になったのが20ジュールなら、20割る100かける100で、効率は20パーセントです。
計算のコツは、単位をジュールかワットのどちらかにそろえてから割ることです。
そして、効率が100パーセントを超えることは、ありません。
エネルギーは増えないので、どんなに工夫しても、必ず損失が出て100パーセント未満になります。
よくあるまちがいは、割り算の分子と分母を逆にしてしまうことです。
分母は「使ったエネルギー」、分子は「有効に使えたエネルギー」と、先に書き出してから数字を入れましょう。
分数にしたとき、必ず1より小さくなるはずなので、答えが1を超えたら、逆にしたサインです。
また、パーセントにするための100のかけ忘れも、テストでよく見かけるミスなので、答えに記号をつけて確認しましょう。
- Q10 変換効率を求める式は？→ 有効に使えたエネルギー÷使ったエネルギー×100（％）。
- Q11 電気100Jのうち光が20J。効率は？→ 20％。
- Q12 効率が100％を超えることは？→ ない（エネルギーは増えないため）。
ポイント2：発電と送電のしくみ（Q13〜Q24）
次は、電気をつくって届ける流れです。
発電方法の名前だけでなく、もとのエネルギーと、長所や弱点まで言えるようにしておきましょう。
発電と送電のしくみのポイントを紹介します
発電は発電機を回すしくみが共通（Q13〜Q18）
多くの発電は、タービンという羽根車を回して、発電機を動かすという共通のしくみでできています。
発電機は、コイルの中で磁石が動くと電流が流れる、電磁誘導という原理で電気をつくります。
火力発電は、石油、石炭、天然ガスなどの燃料を燃やした熱で水を沸かし、その蒸気でタービンを回します。
水力発電は、高い所の水がもつ位置エネルギーが、落ちるときの運動エネルギーになり、水車を回します。
風力発電は風の運動エネルギーで羽根を回します。
太陽光発電だけは回さず、光エネルギーを太陽電池で直接、電気に変えます。
整理すると、もとになるエネルギーが違うだけで、電気をつくる流れは似ています。
火力は化学エネルギー、水力は位置エネルギー、風力は運動エネルギー、太陽光は光エネルギーが出発点です。
テストでは「〇〇発電は何のエネルギーを電気に変えているか」が定番の問いです。
発電方法の名前と、もとのエネルギーを、ペアで言えるようにしておきましょう。
タービンという言葉は、記述問題でも使えるので、書けるように練習しておくと安心です。
- Q13 発電機が電気をつくる原理は？→ 電磁誘導（コイルの中で磁石が動くと電流が流れる）。
- Q14 火力発電で水を沸かす熱源は？→ 石油・石炭・天然ガスなどの燃料を燃やした熱。
- Q15 発電機を回す羽根車は？→ タービン。
- Q16 水力発電のもとのエネルギーは？→ 位置エネルギー。
- Q17 風力発電が利用するのは？→ 風の運動エネルギー。
- Q18 太陽光発電が電気に変えるのは？→ 光エネルギー（タービンは使わない）。
発電方法ごとの長所と弱点（Q19〜Q21）
発電方法にはそれぞれ長所と弱点があります。
火力発電は、天候に左右されず安定して発電できますが、燃料を燃やすと二酸化炭素が出るため、地球温暖化に結びつくと考えられています。
一方、太陽光や風力は、二酸化炭素を出さずに発電できますが、天気や風しだいで発電量が変わります。
こうした、使ってもなくならないエネルギーを、まとめて再生可能エネルギーといいます。
水力、地熱、バイオマスなども、この仲間です。
テストでは、長所と弱点を1つずつセットで答えさせる形がよく出ます。
「安定している」「二酸化炭素が出る」のように、短い言葉で言えるようにしておきましょう。
記述問題で点を落としやすいのは、「天候に左右される」と書くだけで終わってしまう答え方です。
「天候に左右され、発電量が不安定になる」のように、結果までつなげて書くと、理由がはっきりして、正解になりやすいです。
また、火力発電の弱点を「環境に悪い」とだけ書くのも、あいまいです。
「燃料を燃やすと二酸化炭素が出る」と、理由を具体的に書きましょう。
資源が限られている、という点も、化石燃料の弱点として覚えておくと安心です。
- Q19 火力発電が温暖化に結びつく理由は？→ 燃料を燃やすと二酸化炭素が出るから。
- Q20 太陽光と風力に共通の弱点は？→ 天気や風しだいで、発電量が変わること。
- Q21 なくならないエネルギーの総称は？→ 再生可能エネルギー。
電気が家に届くまでの道すじ（Q22〜Q24）
発電所でつくられた電気は、送電線を通って変電所へ行き、電圧を下げながら、配電線を通って家に届きます。
発電所から家までは距離があるので、送電のときは電圧を高くします。
電力は電圧かける電流なので、電圧を高くすると、同じ電力でも電流を小さくできます。
電流が小さいと、送電線で熱になって失われる損失が減るんです。
そして、電圧を上げたり下げたりする装置が変圧器です。
テストでは、順番と、高電圧にする理由がよく問われます。
理由は「電流が小さくなり、熱の損失が減るから」の形で書けるようにしましょう。
変圧器は、発電所や変電所だけでなく、家庭の近くの電柱の上にもあります。
家庭に届く電圧は、100ボルトや200ボルトに下げられているんです。
順番を覚えるときは、「発電所、送電線、変電所、配電線、家」と、声に出して唱えると覚えやすいです。
送電線の電圧が高い理由を、電力は電圧かける電流、という式と結びつけて説明できると、ほかの問題にも応用できます。
ただし、高い電圧は危険でもあるので、家に届く前に安全な電圧に下げる、という流れも確認しておきましょう。
- Q22 発電所から家まで通る順は？→ 発電所→送電線→変電所→配電線→家。
- Q23 送電を高い電圧にする理由は？→ 電流が小さくなり、熱になる損失が減るから。
- Q24 電圧を上げ下げする装置は？→ 変圧器。
ポイント3：電気回路・安全・機構の計算と用語（Q25〜Q45）
最後は、計算問題が出やすい電気回路と、安全、そして動力を伝える機構です。
式と単位を先に整理してから、問いに進みましょう。
電気回路・安全・機構の計算と用語のポイントを紹介します
オームの法則と電力は単位で整理（Q25〜Q33）
電気の量は、単位とセットで整理すると混乱しません。
電圧の単位はボルトで、電流を流そうとする力です。
電流の単位はアンペアで、流れる電気の量。
抵抗の単位はオームで、電流の流れにくさを表します。
この3つをつなぐのがオームの法則で、電圧は抵抗かける電流です。
さらに、電力の単位はワットで、電力は電圧かける電流で求めます。
ワットに時間をかけたものが電力量で、ワット時やキロワット時で表します。
式が3つに増えるので、ノートに三角形の図をかいて、求めたい量を指で隠すと、残りの式が見えて便利ですよ。
計算問題は、数字を入れる前に式を書くのが基本です。
たとえば、抵抗が10オームで電流が3アンペアなら、電圧は10かける3で30ボルトです。
6ボルトで2アンペア流れるなら、抵抗は6割る2で3オームです。
電力の問題では、100ボルトで5アンペアなら500ワットで、これを2時間使うと1000ワット時、つまり1キロワット時です。
時間が分で書かれているときは、時間に直してから、かけましょう。
最後に単位を書き忘れると減点されるので、答えの後ろに記号をつけるくせをつけましょう。
- Q25 電圧の単位とはたらきは？→ ボルト（V）。電流を流そうとする力。
- Q26 電流の単位は？→ アンペア（A）。流れる電気の量。
- Q27 抵抗の単位は？→ オーム（Ω）。電流の流れにくさ。
- Q28 オームの法則を式で書くと？→ 電圧＝抵抗×電流（V＝R×I）。
- Q29 抵抗10Ω、電流3Aの電圧は？→ 30V。
- Q30 6Vで2A流れる抵抗は？→ 3Ω。
- Q31 電力の単位と求め方は？→ ワット（W）。電力＝電圧×電流。
- Q32 100V、5Aで使う電力は？→ 500W。
- Q33 500Wを2時間使った電力量は？→ 1000Wh（1kWh）。
直列と並列、安全装置の理由（Q34〜Q39）
回路のつなぎ方は、直列と並列の2つです。
直列つなぎは、電流の通り道が1本で、どこでも電流の大きさが同じになります。
並列つなぎは、通り道が枝分かれしていて、どの枝にも同じ大きさの電圧がかかります。
家庭のコンセントは並列つなぎです。
1つの機器を切っても、ほかの機器が使えて、どれにも同じ100ボルトがかかるからです。
直列は電流、並列は電圧、と短く言えるようにしておくのが、いちばんの近道です。
語呂合わせのように、口に出して覚えましょう。
安全装置のはたらきは、理由まで書くと正解になります。
ブレーカーは、大きな電流が流れたときに、自動で回路を切る装置です。
アースは、漏電したときに電気を地面へ逃がして、感電を防ぎます。
たこ足配線が危険なのは、1つのコンセントに電流が集まり、定格を超えて発熱し、火災のおそれがあるからです。
定格とは、安全に使える電圧や電力の上限のことで、機器のラベルに書かれています。
「自動で切る」「地面へ逃がす」「定格を超える」の3つのキーワードを覚えておきましょう。
- Q34 直列つなぎで同じ量は？→ 電流。
- Q35 並列つなぎで同じ量は？→ 電圧。
- Q36 家庭のコンセントのつなぎ方は？→ 並列（1つ切ってもほかが使え、どれも同じ100V）。
- Q37 ブレーカーのはたらきは？→ 大きな電流が流れたとき、自動で回路を切る。
- Q38 アース（接地）の役目は？→ 漏電したとき電気を地面へ逃がし、感電を防ぐ。
- Q39 たこ足配線が危険な理由は？→ 定格を超える電流で発熱し、火災のおそれがあるから。
歯車比とカム・クランクの考え方（Q40〜Q45）
動力伝達では、歯車比の計算がよく出ます。
歯車比は、被動歯車の歯数を、駆動歯車の歯数で割って求めます。
駆動歯車はモータなどで回す側、被動歯車は回される側、と先に図へ書きこんでから式を立てると、逆にしません。
駆動が20歯、被動が60歯なら、60割る20で3です。
このとき、被動歯車の回転は3分の1に遅くなりますが、力は大きくなります。
速さと力は、交換の関係にあるんです。
さらに、回転を別の動きに変える機構として、ラックとピニオン、カム、クランクがあります。
機構の問題は、「回転を何に変えるか」で整理すると覚えやすいです。
ラックとピニオンは、回転を直線運動に変えます。
カム機構は、カムの形に合わせて、先についた部品が動きます。
カムの形を変えれば、動き方も変えられるところが特徴です。
クランク機構は、回転を往復運動に変えるしくみで、エンジンなどに使われています。
名前と、変える動きをペアにして覚えておくと、選択肢の問題でも迷いません。
- Q40 駆動20歯、被動60歯の歯車比は？→ 3（60÷20）。
- Q41 そのとき被動歯車の回転は？→ 3分の1に遅くなる。
- Q42 回転が遅くなると力は？→ 大きくなる。
- Q43 回転を直線運動に変える機構は？→ ラックとピニオン。
- Q44 カム機構で動きを決めるものは？→ カムの形。
- Q45 クランクは回転を何に変える？→ 往復運動。
テスト前の確認リスト
ここまでの45問は、大きく5つに整理できます。
テスト前日は、全部を読み直すのではなく、次の5項目だけ、自分の言葉で説明できるか確かめてみてください。
説明できなかった項目があれば、該当する問い番号に戻って、答えを見ながら、もう一度声に出してみましょう。
1回で覚えられなくても大丈夫です。
3回くり返せば、テストで思い出せる確率が、ぐっと上がります。
時間がないときは、まちがえやすい所から先に見直しましょう。
- エネルギー変換の前後で総量は変わらず、熱になって逃げた分が損失になる。
- 変換効率は、有効に使えたエネルギー÷使ったエネルギー×100で、100％は超えない。
- 発電はタービンで発電機を回す形が多く、太陽光だけは光を直接、電気に変える。
- オームの法則V＝R×I、電力P＝V×I、電力量＝電力×時間を区別して使う。
- 直列は電流が同じ、並列は電圧が同じ。ブレーカーは大電流で自動的に回路を切る。
よくある質問
テストに出るのはどこですか
結論から言うと、範囲表に載っている単元のうち、授業で先生が強調した所が、いちばん出やすいです。
そのうえで、エネルギーの種類と変換、変換効率、オームの法則と電力、直列と並列、ブレーカーなどの安全装置は、定番の問いです。
学校によって出題の重さは変わるので、プリントやワークで先生が印をつけていた所に、この記事の問いを重ねて確認しましょう。
範囲表に発電や機構が入っているかも、必ず確かめてください。
習っていない単元は、後回しにして大丈夫ですよ。
用語と計算を1つずつ見直すことが、結局はいちばんの近道です。
電力と電力量のちがいは何ですか
結論は、電力は「いま使っている勢い」で、電力量は「使った合計の量」です。
電力の単位はワットで、電圧かける電流で求めます。
電力量の単位はワット時やキロワット時で、電力に使った時間をかけて求めます。
たとえば、500ワットの機器を2時間使うと、500かける2で1000ワット時、つまり1キロワット時です。
ワットは速さ、ワット時は走った距離、と考えると、ちがいがイメージしやすくなりますよ。
電気料金は、この電力量に単価をかけて決まるので、家庭の電気代にもつながります。
時間をかけ忘れないことが、いちばんのポイントです。
計算問題がうまくいかないときはどうしますか
結論は、数字を入れる前に、式と単位を先に書き出すことです。
オームの法則なら「V＝R×I」、電力なら「P＝V×I」、効率なら「有効÷全体×100」と、まず式だけをノートの端に書きましょう。
次に、問題文から、わかっている量と求める量に印をつけます。
最後に、答えが現実的かを見直します。
効率が100パーセントを超えていたり、電流が極端に大きかったりしたら、式が逆になっているサインです。
この3ステップを毎回くり返すと、計算ミスは確実に減ります。
見直し用に、答えの横へ単位を必ず書きましょう。
おわりに
ここまで読んでくださって、ありがとうございます。
45問をすべて確認できたあなたは、エネルギー変換の範囲を、ひと通り見直せたことになります。
まちがえた問いだけを、もう一度くり返すのが、いちばん効率のよい復習です。
テスト前の数日間、1日に1回だけでも、声に出して答えてみてください。
動画のほうも、ぜひあわせて使ってくださいね。
あなたのテストがうまくいくことを、心から応援しています。
ご視聴ありがとうございました。
この記事の内容を動画でも解説しています。
ぜひご覧ください。
