電力と電力量とは? 電力の単位とは?

電力

モーターは回転して物を運びあげたり、電車を動かしたりするしごとをします。
もちろん、しごとをしているモーターは、電気を使ってします。
また、電熱器に電流が流れると、熱が発生します。

水蒸気などに熱をあたえるとタービンをまわす仕事をしますから
熱も仕事をするはたらきがあります。

このように、電気はもともと、仕事をするはたらきをもっています。
モーターが仕事をすれば、それだけ電気が使われるわけです。
そこで、電気器具が1秒間に使う電気のことを電力と言います。

電力の測りかたは、その電気器具を流れた電気の量ではなく
電気器具を流れた電気が1秒間にどれだけの量の仕事をするはたらきがあったかで測ります。
つまり、電気器具が電気を使う割合です。




電力のもとめ方

家庭にきている電気は100ボルトです。
どこの家庭でも同じ電圧の電気を使いますから
たとえば、いろいろなモーターの電力は、それぞれを流れる電流の強さに比例します。

しかし、同じモーターでも、電圧が違うところで使えば
電流の強さも違うし、そのモーターのする仕事も違ってきます。

ですから、電力をもとめるには、電気器具を流れる電流と
電気器具に加える電圧がわかっていなければなりません。

電力(P)、電圧(E)、電流(I)の間には、つぎのような関係があります。

P = E × I ……………………①

電気器具の電気抵抗をRとすると、E、I、Rの間には
オームの法則で、E=IR または、I=E/Rという関係がありますから①式は
つぎのようにもあらわすこともできます。

P = I2 × R …………………②

P = E2/R……………………③

電気器具を使うとき、その器具についてE、I、Rのどの
値がわかっているかによって①、②、③のどれかを使います。

電力の単位

まえの①~③の式でEをボルト単位、Iをアンペア単位
Rをオーム単位で計算したときの電力の単位を、ワッ卜(W)と約束しています。

たとえば、100ボルトの電圧を加えたとき、1.5アンペアの電流が流れるモーターは、
100(ボルト)× 1.5(アンペア)=150(ワット)となり
3ボルトの電圧で、0.15アンペアの電流が流れる豆電球は
3(ボルト)× 0.15(アンペア)= 0.45(ワット)となります。

また、1000ワッ卜のことを1キロワット(kW)と言います。
1キロワッ卜の電力を消費する器具を、100ボルトの電源につないだとき
流れる電流の強さは、①式で E=100、P=1000として

1000=100× I

これより、I=10(アンペア)ともとめられます。



電気器具の記号

電球や電気コンロなどの電気器具には記号で、電圧と電力の数字が書いてあります。

電圧の値は、その器具を使うときの電圧をしめしています。
その電圧以上の電源で使うと、電流が強すぎて故障をおこします。
電球ならば、寿命がたいへん短くなります。

60Wとか、100Wと書いてあるのは
決められた電圧で使ったとき、その電気器具が使う電力をしめしています。

電気器具にしめされている電圧と電力の値から、その器具の電気抵抗がわかります。
たとえば、100V、60Wと書いてあれば、まえの③式で。

60 = 1002/R です。
これから計算してR=167(Ω)ともとめられます。

電力の和

2つ以上の電気器具を使うときは、ふつうは、並列つなぎで使います。
そのときの全体の電力は、それぞれが使う電力を加えた和になります。

たとえば、30ワットの蛍光灯4本、500ワッ卜の電気アイロン1個
150ワッ卜のテレビ1台、100ワッ卜の電気洗濯機を同時に使用すると
全体の電力は{30(W)×4 }+ 500(W) + 150
(W) + 100(W) = 870(W) となります。
したがって、このときに安全器を流れる電流の強さは、

870(W)÷100(W) =8.7(A)となります。

ですから、安全器のヒューズは
9アンペアにたえるものでなければならないことになります。

電力量

電気器具が1秒間に使う電気が電力ですから
電気器具を何時間か使ったときの電力の全体の量は(電力)×(時間)で計算します。
これを電力量と言い、ワッ卜時(Wh)の単位であらわします。

1ワッ卜時は、1ワットの電力を消費する器具を2時間使用したときに使われる電力量です。

ふつうは、キロワッ卜時(kWh)を使います。
たとえば、150ワッ卜のテレビを3時間つけると、

150(W)×3 = 450(Wh)= 0.45(kWh)
の電気を使ったことになります。

家庭や工場で使った電力量を計算する器械が、積算電力計です。

積算電力計の内部には、アルミニウムの円板があって
これが、モーターと同じしくみで、まわっています。

この円板の回転数が、歯車のはたらきで
目もりをつぎつぎにかえるしくみになっています。
ですから、目もりを見れば、使った電力量がわかるのです。







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