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電気工事士試験 · 学習ガイド

電力・電力量・単位換算

電力量とは

電力量は、一定時間に使った電気エネルギーの量で、電力と時間の積で表します。電力が使う速さ、電力量が使った量という違いです。

同じ電力のブロックを時間方向に並べ、短時間と長時間の電力量をエルくんが比較する図。
電力はエネルギーを使う速さ、電力量は使った量です。同じ電力なら、使う時間が長いほど電力量が増えます。

電気料金に関わるのは、器具が何Wかだけでなく何時間使ったかです。電力はエネルギーを使う速さ、電力量は一定時間に使った量として区別します。

電力・電力量・単位換算
量・方式式・判断
W電力、1W=1J/s
Wh電力量、1Wh=3600J
kWh1000Wh=3.6×10⁶J
VA/var皮相電力/無効電力

基本の仕組み

基本の仕組みの図解。左に800Wのヒーター、中央に「0.8kW×2時間」、右に「1.6kWh」を配置し、左から右へ矢印でつなぐ。800Wから0.8kWへの単位換算を、中央の式の手前に小さな矢印で示す。
覚えること:0.8kW×2h=1.6kWh

消費電力800Wのヒーターを2時間使う例では、0.8kW×2h=1.6kWhです。800Wをそのまま2倍した1600という数字には、Whという単位が必要です。

直流または純抵抗負荷ではP=VI=I²R。時間を秒で表すと発生する熱量はH=PtでJ、時間を時で表すと電力量はWhになります。1Whは3600Jです。

W・Wh・J・kWhを変換する

W・Wh・J・kWhを変換するの図解。上部の電熱器「500W・30分」から下へ矢印を2本に分け、縦線で仕切る。左は時間に換算して「0.5h→250Wh」、右は秒に換算して「1800s→900kJ」と示す。
覚えること:W×時間(h)でWh、W×秒(s)でJ

電力Pは単位時間当たりのエネルギーでW=J/s、電力量EはP×時間です。1Wh=3600J、1kWh=3.6×10⁶Jです。計算に秒を使うか時間を使うかで答えの単位が変わります。

抵抗だけの負荷はP=VI=I²R=V²/Rです。例えば100V・5Aの電熱器を30分運転すると電力500W、電力量250Wh=0.25kWh、発熱量は900kJです。力率が1でない交流負荷では、VIは皮相電力で有効電力ではありません。

設備の定格にはW(有効電力)、VA(皮相電力)、var(無効電力)、kWh(積算電力量)が出ます。数値だけを掛ける前に、求める量と単位を決めます。

確認

確認の図解。中央の仕切りを挟み、左に「電力・kW」、右に「電力量・kWh」の差し込み口を置く。両者の間には、置き換えられないことを示す×印付きの矢印を描く。
覚えること:kWとkWhは置き換え不可

kWとkWhは置き換えられません。また交流負荷では電圧×電流がそのまま有効電力になるとは限らず、力率の条件を確認します。

試験に出る

  • 電力P=VI=I²Rの使い分け。
  • 電力量は電力×時間(Wh、kWh)で、単位換算に注意する。
  • 1Wh=3600Jの関係。
  • kWとkWhを置き換えないこと。
  • 交流負荷では力率の条件を確認する。
  • P=V²/Rでは、抵抗が一定なら電圧2倍で電力4倍になる。
  • 発熱量H=I²Rt[J]。時間に秒を使うとJ、時を使うとWhになる。
  • 定格表示のW・VA・var・kWhは別の量で、求める量の単位を先に決める。

重要な言葉

電力
電気エネルギーを使う速さ。単位はW。
電力量
一定時間に使った電気エネルギーの量。電力×時間で求める。
ジュール熱
抵抗Rに電流Iがt秒流れたときに発生する熱。H=I²Rt[J]。

確認問題

確かめよう500Wを30分使った電力量は?

0.25kWh。30分を0.5時間、500Wを0.5kWへ直して掛けます。

電力量は、電力と使用時間の積で求められる。

電力と電力量は同じ意味で、どちらもWで表す。

消費電力500Wの器具を30分使った電力量は?

電気料金に関わるのは、器具が何Wかだけでなく何時間使ったかです。はエネルギーを使う速さ、は一定時間に使った量として区別します。

消費電力800Wのヒーターを2時間使う例では、0.8kW×2h=です。800Wをそのまま2倍した1600という数字には、という単位が必要です。

直流または純抵抗負荷では。時間を秒で表すと発生する熱量はH=PtでJ、時間を時で表すと電力量はWhになります。は3600Jです。

とは置き換えられません。また交流負荷では電圧×電流がそのまま有効電力になるとは限らず、力率の条件を確認します。

出典・参考資料

試験の公式案内と、この記事の参考にした学習資料です。

編集:Pinternet Works · 更新日:

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