電力と電力量

基本の仕組み

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です。発熱量H＝Pt［J］では時間tを秒で表し、電力量［Wh］では時間で表します。1Whは3600Jです。

電力・電力量・熱量の単位

抵抗負荷ならP＝VI＝I²R＝V²/Rです。回路全体と特定の抵抗のどちらの電力かを分けます。直列では同じIを使うのでI²R、並列では同じVを使うのでV²/Rが便利です。電線損失もI²Rで求め、抵抗が一定なら電流が2倍で損失は4倍になります。

電力量E＝Pt。1kWh＝1000Wh＝3.6×10⁶Jです。熱量のJには秒、料金などに用いるkWhには時間を使います。例えば100V・10Aの抵抗負荷を30分使うとP＝1kW、E＝0.5kWh＝1.8×10⁶Jです。

交流では皮相電力S＝VI［VA］、有効電力P＝VIcosφ［W］、無効電力Q＝VIsinφ［var］を区別します。純抵抗なら力率1でP＝VIですが、コイルやコンデンサがある負荷ではそうとは限りません。

確認

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。