電力(W)
P = V × I ＝ I² × R ＝ V² ÷ R
3つとも同じもの。V = IR を入れかえただけです。問題に出ている2つの量に合わせて使い分けます。
・電圧と電流がわかる → V×I
・電流と抵抗がわかる → I²R(電線の損失、接続部の発熱)
・電圧と抵抗がわかる → V²÷R
電力量(Wh・kWh)
電力量 = 電力 × 時間
例題
4kWh を 2時間30分で使った。100Vのとき電流は？
電力 = 4 ÷ 2.5 = 1.6kW = 1600W。電流 = 1600 ÷ 100 = 16A
熱量(J)
熱量[J] = 電力[W] × 時間[秒] Q = I²Rt
1kWh = 3600kJ
例題
接触抵抗0.2Ωの接続部に10Aが1時間流れた。発熱量は？
Q = 10² × 0.2 × 3600 = 72,000J = 72kJ
水を温める問題
熱量[kJ] = 4.2 × 水の量[kg(L)] × 上がる温度[℃]
4.2は水の比熱(1kgを1℃上げるのに4.2kJ)。kWhにするには ÷3600、効率があれば ÷効率。
例題
60Lの水を20℃上げるのに必要な電力量は？
4.2 × 60 × 20 = 5040kJ → 5040 ÷ 3600 = 1.4kWh
やってみよう:15Aが0.2Ωの抵抗に1時間流れた。熱量は？
15² × 0.2 × 3600 = 225 × 720 = 162,000J = 162kJ