電力、電力量と熱量

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電力と電力量

電気の勉強は始める際、言葉が難しい、似た言葉が多くて
わかりづらいなどということをよく聞きます。

そのうちの1つがこの ” 電力と電力量 ” だと思います。
今回はこの ” 電力と電力量 ” について説明します。

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電力とは

下記の電気回路で考えてみます。

無題

 

オームの法則によって抵抗RにはI(A)の電流が流れます。
抵抗では流れてきた電流によって仕事(熱)が発生します。

 

電力Pは電流I×抵抗Rの積で求まり、その単位時間(1秒)当たりの
電力Pは P=VI(W)となります。

では電力量Wとの違いは何でしょう。

電力量とは

電力量Wとはある時間内に発生または消費した電力の量
いいます。

電力量のイメージはこちらの図を見てください。

無題

 

y軸(縦軸)を電力P、x軸(横軸)を時間tとして緑の四角に囲われた
面積が電力量Wとなります。

上の図ではPは1(kW)で時間tは1時間とした場合、
W = Ptですから W = 1(kW)×1(h) = 1(kWh)となります。

ではもしも時間tが1秒で与えられていたらどうなるのでしょう?

W = Ptは変わりません。
W = 1(kW)で時間tが1(s)ですので
W = 1(kW) × 1(s) = 1(kWs) = 1000(Ws) = 1000(J)

J(ジュール)は熱量の単位です。
1(J) = 1(Ws) = 0.238(cal)の換算が成り立ちます。
つまり電力量はエネルギーなのです。

電力Pはまた、単位時間(1秒)当たりのエネルギーと考えられます。

【練習問題】

下の回路において1時間電流を流した場合に抵抗で消費される
電力量(kWh)を求めよ。
また、その時の熱量(J)も求めよ。

無題

 

熱は抵抗で消費されます。
抵抗には10(A)の電流が流れますので電力は

無題

となります。

次に題意より1時間電流を流すので電力量は

無題1

となります。

しかし電力量の単位が(Wh)ではなく(kWh)で求める
必要性がありますので1000で割ることで求まります。

無題

抵抗で消費する電力量は0.5(kWh)ですがではこの抵抗が
発生する熱量を求めていきます。

先ほどの換算式を使います。
電力量と熱量の関係式は ” 1(Ws) = 1(J) “ です。
ですので先ほどの W=0.5(kWh)を(Ws)の形に直します。

1kとは1000ですから0.5kは500になります。
つまり500Whです。
次に1hは3600s (1時間は3600秒)です。
ではW = 500(W)×3600(s) =1800000(Ws) =1800(kJ) となります。

 

覚えてしまうと簡単です。 是非覚えておきましょう。

絶対に覚えておきたい公式など

電力を求める公式
無題

電力量を求める公式
無題

重要な換算式
無題

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