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中学2年生 (13-14歳)

中2 電力と電力量 わかりやすく

Electric Power & Energy

電気器具に書かれた「100 V 60 W」の60 Wが電力です。1秒間にどれだけの電気エネルギーを使うかを表す値で、同じ種類の電球ならWが大きい方が明るくなります。 電力は電圧と電流の積 P = VI で求めるので、上の図で電圧か電流を上げると、そのぶん電球が明るくなります。 毎月の電気料金を決めるのは電力ではなく電力量で、電力に使った時間をかけた値です。 下のグラフで電力を高さ、時間を横はばにとると、長方形の面積がそのまま電力量になります。

1秒間に使う電気エネルギー

💡 電力は電気エネルギーを使う速さ
①電力は1秒間に消費する電気エネルギーの量で、単位はW（ワット）。1 Wは1秒間に1 Jを使う速さである
②同じ種類の電球なら、60 Wより100 Wの方が明るい
③電圧が同じなら電流が大きいほど、電流が同じなら電圧が大きいほど電力は大きい
④LED電球は同じ明るさをずっと小さい電力で出すので、Wだけで種類のちがう電球の明るさは比べられない

電力と電球の明るさ

10V
3A
電力を求める
P = V × I
電力（W）＝電圧（V）×電流（A）。100 Vで0.6 Aが流れれば60 Wになる
オームの法則とあわせて使う
P = I²R = V²/R
V = IR を代入すると、電流と抵抗、または電圧と抵抗だけでも電力を求められる

電力量は使ったエネルギーの合計

60W
5h
電力量を求める
W = P × t = V × I × t
電力量（Wh）＝電力（W）×時間（h）。時間を秒で表すと単位はJになる
💡 電気料金の単位kWh
①1 kWh = 1,000 Whで、電気料金を計算する基本の単位である
②1,000 Wの電気ストーブを1時間使っても、100 Wの器具を10時間使っても、同じ1 kWhになる
③電気料金の明細にある「使用量」が、その月に使ったkWhである
④電力が小さい器具でも、長く使えば電力量は大きくなる

電気エネルギーと熱

エネルギーの単位の換算
1 Wh = 3,600 J, 1 cal ≈ 4.2 J
1 Wを1時間（3,600秒）使うと3,600 Jになる。電気エネルギーが熱に変わったときは、calで表すこともある
電流による発熱
Q = 0.24 × I² × R × t
抵抗に電流が流れると、電気エネルギーが熱に変わる。そのとき発生する熱量（cal）で、電気ストーブや炊飯器はこのしくみを使っている

まとめ

電力と電力量
P = VI, W = Pt = VIt
電力は1秒間に使うエネルギー、電力量はその間に使ったエネルギーをすべて合わせたもの
🎯 テストでよく問われること
①電力 P = VI、単位はW。オームの法則を使うと P = I²R = V²/R
②電力量 W = Pt、単位はWh・kWh・J（1 Wh = 3,600 J）
③同じ種類の電球は、電力が大きいほど明るい
④電気料金は電力ではなく電力量（kWh）で決まる
⑤電力が同じでも、使用時間が長いほど電力量は大きい

例題と単元テスト

例題 1
220 Vの電源につなぐと2 Aの電流が流れる電気器具がある。この器具の消費電力は何Wか。
1
電力は電圧と電流の積で求める（P = V × I）。
2
P = 220 V × 2 A = 440 W である。
▸ 440 W
この器具を1時間使うと、電力量は440 Wh = 0.44 kWhになる。
例題 2
1,000 Wの電気ストーブを2時間使った。消費した電力量は何kWhか。
1
電力量は電力と使用時間の積である（W = P × t）。
2
1,000 W × 2 h = 2,000 Whで、1 kWh = 1,000 Whなので2 kWhである。
▸ 2 kWh
上のグラフで電力と時間を変えると、高さと横はばがちがっても面積（電力量）が同じになる場合をつくれる。
単元テスト類題
電力と電力量についての説明として正しいものは？
①電力はP = V ÷ Iで求める
②電力量は電力と使用時間の積である
③ワット（W）が小さいほど電球は明るい
④1 kWhは100 Whである
⑤電力の単位はV（ボルト）である
▸ ② 電力量は電力と使用時間の積である
1
電力量はW = P × tで、電力に使用時間をかけて求める。
2
電力はP = V × Iで（①）、ワットが大きいほど明るく（③）、1 kWh = 1,000 Whで（④）、電力の単位はW（ワット）である（⑤）。
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最終更新

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