電熱線で発生するジュール熱の計算方法を理解するために、まず基本的な公式を押さえておく必要があります。この問題では、電圧、電流、時間の情報をもとにジュール熱を求めます。
1. ジュール熱の計算式
ジュール熱は、次の式で求めることができます。
Q = I² R t
ここで、Qはジュール熱（単位: J）、Iは電流（単位: A）、Rは抵抗（単位: Ω）、tは時間（単位: 秒）です。しかし、問題では抵抗Rが与えられていないので、別の式を使用します。
2. 電力とジュール熱
電力Pは次のように表されます。
P = V × I
ここで、Vは電圧（単位: V）、Iは電流（単位: A）です。電熱線におけるジュール熱は、電力を時間に掛けたものです。
Q = P × t = (V × I) × t
3. 問題の解法
問題の条件は以下の通りです。
- 電圧：200V
- 電流：5A
- 時間：40秒
これを式に代入すると。
Q = (200V × 5A) × 40秒 = 1,000 × 40 = 40,000J
4. 答えの確認
計算の結果、ジュール熱は40,000Jとなります。よって、正しい答えは「5. 40,000J」です。
まとめ
ジュール熱を求めるには、電力の計算式と時間を掛けることで求めることができます。この問題では、電圧、電流、時間の値を代入して計算しました。その結果、40,000Jのジュール熱が発生することが分かりました。
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