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今回は、「電力:W(ワット)」について解説していきます!電子レンジやドライヤーなど、私たちの日常生活で使うことの多い電化製品に書いてある W にはどのような意味があるのでしょうか。イラストや図で要点をまとめながら分かりやすく解説していきます。
ではさっそく見ていきましょう!
まず初めに電力とは何かについて解説していきます。
電力(W)とは、1秒あたりに使う電気エネルギーの量のことを指します。具体的に、電力(W)は電圧と電流に関係しています。電流 (A)、電圧 (V)、電力 (W)の関係は、以下の式で表すことができます。
電力 (W) = 電圧 (V) × 電流 (A)
例えば、「100V-1200W」という表記のあるドライヤーは、100Vの電圧で使用すると1200Wの電力になるということを意味しています。電圧と電力が分かっていれば、先ほどの式から電流を求めることができます。
1200W = 100V × 電流 A → 電流 A =1200÷100=12 A
電力、電流、電圧と発熱の関係性について、ここからは見ていきます。
これは、水の温度変化と電力、電流、電圧や時間の関係を調べる実験です。手順としては、
という感じです。
実験を進め、電流を流した時間と水温の上昇を記録していくと、水の上昇温度は電流を流した時間に比例することが分かります。
また、電流を流す時間を決めて、電力のみを変えて同じ受験を何度か行います。すると、電流を流した時間が同じとき、水の温度上昇は電力の大きさに比例することが分かります。
これらの結果から分かることをまとめると、発熱した量は、電流を流した時間と電力に比例することが分かります。
発熱した量(つまり発熱量)と電力、電流を流した時間の関係は以下の式で表すことができます。
発熱量 = 電力 × 時間
発熱量の単位は(J:ジュール)といいます。1Wの電力で1秒間電流を流したときの発熱量を1Jと定義します。
発熱量とのつながりで、ここからは電力と熱量の関係性について解説していきます。
ドライヤーなどの電気製品は、電気エネルギーを熱エネルギーに変えることができます。この熱エネルギーの大きさのことを熱量といい、単位は J (ジュール)で表します。
電力と熱量には、覚えておかなくてはならない重要なルールがあります。それは、1Wの電力を1秒間使って取り出せる熱量が1Jである。ということです。この関係を式に表すと、次のようになります。
熱量 = 電力 × 時間
例えば、電力2.25 W の電熱線に、電流を100秒間流した時に発生する熱量を求める問題があったとすれば、
J = 2.25 × 100 = 225 J となるわけです。
\小・中・高校生の勉強にお悩みのある方へ/
最後に、電力量について解説していきます。
ある電力の電気製品を、数時間使った時に使う電気エネルギーの量を電力量といいます。単位は J(ジュール)もしくは kWh(キロワットアワー)が使われます。
電力量は、次の式で表されます。
電力量 (J) = 電力 (W) × 時間 (秒)
電力量 (kWh) = 電力 (kW) × 時間 (時)
※kWの「k」は 1000 という意味があります。例えば、1kg =1000gですよね。これと同じように、1kW = 1000Wと表します。