第二種電気工事士筆記試験 電力量の計算

電力量 Q=Pt[Ws] [Wh]=I^2Rt=(V^2t)/R

電力に実際にその電力を使った時間をかけることで、電力の総使用量(総エネルギー量)が求められます。
電力量は記号Qであらわされ、単位[Ws](ワット秒)もしくは[Wh](ワット時)
電力P=電圧V×電流I=電流I^2×抵抗R=電圧V^2/抵抗R
P=VI=I^2Rt=V^2t/R
電力kW=電力W*10^-3k
電力量kWs=電力KW×s(秒)
電力量kWm=電力kW×60s
電力量kWh=電力kW×3600s

P:電力[W] V:電圧[V] I:電流[A] R:抵抗[] t:時間[s秒]もしくは[h時間]
また一秒間に1Wの電力を使用した時の電力量1Wsは物理学で使われているエネルギー量(仕事量)である1J(ジュール)に置き換えられる

$[Ws](ワット秒)と[J](ジュール)の置き換え
電力量1Ws=1J
電力量1Wm=60J
電力量1Wh=3600J=3.6kJ

#電力量の計算

抵抗R[Ω]に電圧V[V]を加えると、電流l[A]が流れ、P[W]の電力が消費される場合、抵抗R[Ω]を示す式として、誤っているものは。

イ、V/I ロ、P/I^2 ハ、V^2/P ニ、PI/V
電力を求める式はP=VIである
オームの法則より、R=V/I 以下、この式と一致するかで、正誤を判断する○
P/I^2の式に、電力を求める式P=VIを代入すると、R=VI/I^2=V/Iとなり正しい○
V^2/Pの式に、P=VIを代入するとR=V^2/VI=V/Iとなり正しい○
PI/Vの式に、。P=VI代入するとR=VI^2/V=I^2となり誤り×

単相100[V]の屋内配線回路で、消費電力100[W]の白熱電球4個と負荷電流5[A]、力率80[%]の単相電動機1台を10日間連続して使用したときの消費電力量[kW・h]の合計は。

イ.8 口.192 ハ.216 二.246

白熱電球4個の電力=100W*4=0.4kW
単相電動機の電力=電流I*電圧V*力率80%=5×100×0.8=0.4kW
白熱電球4個と単相電動機の電力量=(0.4kW+0.4kW)×24×10=192kWh

熱量と電力量の計算 1kWs =1kJ

家庭で、1500Wの布団乾燥機を1時間使用したときの発熱量は。

布団乾燥機の電力量[kWs]=1.5kW*3600s=5400kWs=5400kJ

消費電力が300[W]の電熱器を、2時間使用したときの発熱量[kJ]は。

イ.1,080 口.2,160 ハ.2,520 二.3,020
電熱器の消費電力W=300W*10^-3k=0.3kW
0.3kW*3600*2=2160kWs=2160kJ

電線の接続不良により、接続点の接触抵抗が0.2[Ω]となった。この電線に10[A]の電流が流れると、接続点から1時間に発生する熱量[kJ]は。ただし、接触抵抗の値は変化しないものとする。

イ.72 口.144 ハ.288 ニ.576

電力を求める場合、電力=電流×電圧を計算するのが最も簡単である
しかし電圧が表記されてない場合、電力=電流^2×抵抗の式で計算する
P=RI^2=0.2×10^2=20W
一時間使用し続けると、20W*3600s=72000Ws=72kWs=72kJ

h28a5電線の接続不良により,接続点の接触抵抗が0.2Ωとなった。この電線に15Aの電流が流れると,接続点から1時間に発生する熱量[kJ]は。ただし,接触抵抗の値は変化しないものとする。

11
45
72
162

電力W=0.2*15^2=45W
電力量Wh=45W*3600=162000Wh=162kWh
熱量kJ=162kWh=162kJ

電気の基礎理論−6電熱器により、60リットルの水を20[℃]上昇させるのに必要な電力量[kW・h]は。
ただし、1リットルの水の温度を1[℃]上昇させるのに必要なエネルギーは4.2[kJ]とし、熱効率は100[%]とする。

イ 1 ロ 1.2 ハ 1.4 ニ 1.6

熱量=質量×比熱×温度変化=4.2kJ×60×20=5040kJ。
熱効率は100%なので、水60リットルを20℃上昇させるには、5040kJの熱量が必要
5040kJ=5040kW
5040kW*1h/3600=1.4kWh