電力量の計算は電力と電力量の違いを理解することが大切です!
普段よく聞く電力。電力量という言葉も聞きますね。
電力と電力量の違いは何なのか?電気代の詳細によく出てくる電力量とは、どのように計算をするのか?
今回の記事では、電力量の計算方法について、順番に一つ一つ解説していきます!
そもそも電力とは?
初めに結論を言うと、電力というのは電流が流れることによって生まれる1秒あたりの電気エネルギーのことです。単位にはワット(W)が使われます。
電流の概要について知りたい方は、以下の記事で詳細を解説していますので、気になる方は参考にしてください。
これだけ聞くと、あ~全然意味が分からない、ダメだ寝よ、と感じるかもしれませんがちゃんと順番に説明していきますので安心して下さい。
まず、電気エネルギーとは何なのかというと、物を動かすために必要なものと考えて下さい。
あ
例えば人間は食事によって栄養を摂り、栄養を体の中で熱にしたり、筋肉を動かしたりしています。電気の場合も同じです。
あ
電気を流すことによって、熱を出したり,物を動かすことができるので、そこにはエネルギーがあることになります。
あ
これが電気エネルギーです。なので1秒間の電流を流すことによって物を動かしたりする力が電力ということになります。
つまり電力っていうのは、パワーみたいなもの?
電力が大きい程、動かせるものも大きいのでパワーに近いかもしれませんね!
電力の計算方法について
電力は計算して求めることができます。電力をP、電圧をV、電流をI、抵抗をRとすると下の式のような関係があります。
$$P=VI=\frac{V^2}{R}=RI^2(W)$$
式を見ると分かりますが、電力は電圧×電流で求められます。電圧、電流が大きい程、電力(電気エネルギー)は大きくなります。
オームの法則によりI=V/Rの関係をP=VIに当てはめると、P=V²/R、また、V=RIの関係をP=V²/Rに当てはめると、P=RI²となります。
オームの法則については、以下の記事で詳細を解説していますので、気になる方は参考にしてください。
電力量とは?
電気代を払う時に出てくるのが、電力量という言葉です。
電力量というのは、電力を加えた時の総量のことです。
あ
電力はあくまで1秒間の電気エネルギーと説明しました。電力量は電力を1分間や1時間加えた時の電力の量です。
あ
そのため、電力と電力量には、電力は1秒間の瞬間的なエネルギーを表すのに対し、電力量はその瞬間的なエネルギーの総量を意味するという違いがあります。
なるほど、一瞬のパワーか合計したパワーかみたいな感じかな?
そうですね、電力量については文字通り、量という感じです。
電力量の計算方法について
電力量も計算して求めることができます。電力量は電力の総量なので電力に時間をかけて求めることができます。
電力量をW、時間をTとすると式は以下のようになります。
$$W=PT(W・S)$$
あ
時間については秒であったり、時間であったり、場面によって様々です。
秒の時はワット秒(W・S)、時間の時はワット時(W・h)となります。
1000Wを1時間使用した場合はキロワット時(1kW・h)と表現します。
※1k=1000です。あ
そのため、W・hからkW・hに変換をしたい場合はW・hを1000分の1倍にするとkW・hに変換ができます。
電力量の計算例について
下の直流回路を5分間使用した時の電力量の求めてみましょう。
電力はP=VIで求められるので、P=100×0.7=70Wとなります。
電力量はW=PTなので、W=70×300=2100(W・S)となります。
あ
ワット時(W・h)で表現すると、1時間は3600秒なので、2100/3600≒0.583(W・h)になります。1W・h=3600Wです。
あ
さらに1kW・hで求めたい時は0.583(W・h)を1000で割ると求められます。
今回は直流の電力を計算したけど、交流の電気の場合も同じように計算できるの?
いい質問ですね!直流も交流も同じように計算できるので大丈夫ですよ!しかし、交流の場合は位相というものがあるため、実効値というもののおかげで同じように計算ができるようになっています。
ジ、ジッコウチ?イソウ?あ~~!
実効値の詳細については以下の記事でわかりやすく解説していますので、気になる方は参考にしてください~
まとめ
・電力とは1秒あたりの電気エネルギーのこと
・電力はP=VI=V²/R=RI²で求められる
・電力量は使用した電力の総量のこと
・電力量はW=PT(電力×時間)で求められる
・1W・hを1000で割ると1kW・hになる
以上、今回は電力量の計算についての解説でした。気になっていた方は参考にしてみて下さい。
また、電気には、電力量の計算以外にも、多くの計算をしなければいけないものがあります。
以下の記事では、その他の電気の基本的な知識、計算方法について解説していますので、あわせて是非、読んでみてください。
電力量の計算をしたいけど、計算方法が全然わからないよ~