解説

エネルギーには力学的、熱、電気、化学、光、核エネルギーなどがあります。

エネルギー変換の例：

電気ストーブ：電気エネルギー → 熱エネルギー + 光エネルギー

電池＋モーター：化学エネルギー → 電気エネルギー → 運動エネルギー

すべての変換において、エネルギーの総和は一定（エネルギー保存則）。

数値計算例：\(V=12\) V、\(I=0.50\) A、\(t=10\) s：

$$W = VIt = 12 \times 0.50 \times 10 = 60 \text{ J}$$ $$\eta = 0.30:\; W_{有効} = 0.30 \times 60 = 18 \text{ J}$$ $$\text{損失} = 60 - 18 = 42 \text{ J}$$

補足：仕事とエネルギーの関係

仕事-エネルギー定理より、合力がした仕事は運動エネルギーの変化に等しい：

$$W_{\text{合}} = \Delta E_k = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{1}{2}mv_0^2$$

数値計算：力 \(F = 10\) N、距離 \(d = 2.0\) m のとき：

$$W = Fd = 10 \times 2.0 = 20 \text{ J}$$ $$E_k = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2} \times 2.0 \times 3.0^2 = 9.0 \text{ J}$$