P=iv(P=vi)やP=I2RやP=v^2/Rといった消費電力の公式【電力pと計算方法や単位や記号】

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科学的な解析を行う際に、さまざまな公式を使用する場面が多くあります。

例えば、電力p(商品電力)に関係する公式としてP=iv(P=vi)やP=I2RやP=v^2/Rなどがありますが、これらの消費電力に関する公式は計算においてどのように使うべきか理解していますか。

ここでは、電力pに関係する公式のP=iv(P=vi)やP=I2RやP=v^2/Rについて計算問題を交えて解説していきます。

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電力の記号はp?電力pの単位は?w(ワット)との関係性は?

電気的な用語には多くのものがあり、似ている意味のものも多いことから、混乱することが多くあるでしょう。

中でも、電力(消費電力)を表す記号としてはp(ピー)を使用することが基本です。そして、電力のpの単位はw(ワット)となります。

なお、似ている物理量として電力量というものがありますが、この電力量は記号はWですが、その単位はWhやW・sやJなどのエネルギーなので注意しましょう。

P=iv(P=vi)という電力の公式の意味と計算方法【消費電力】

そして、この電力pの単位がw(ワット)であることからも想像つきますが、電力P=電流I×電圧Vの積で表すことができます。

つまり、消費電力pの公式としてはこれを記号であらわしたP=IVもしくはP=VIという公式になるわけです。

P=IVやP=VIの公式の覚え方としては、上述のような変換の意味を理解しておくといいですが、すぐに思い出せるようにするにはPIV(ピブ)などの語呂合わせとして暗記しておきのもいいでしょう。

なお、このP=IVの公式において電力Pの単位はw(ワット)ですが、電流Iの単位はA、電圧Vの単位はVであることも覚えておくといいです。

電力のpの公式の計算を行ってみよう【P=IVやP=VI】

それでは、消費電力の公式P=IVの扱いに慣れるためにも、以下の計算問題を解いていきましょう。

・例題1

ある導線に5Aの電流を流したところ、その電圧は3Vであった。この時の電力Pはいくらと求められるでしょうか。

・解答1

上の電力pの公式P=IVを活用しましょう。

電力P=5 × 3=15wと計算できました。 なお、上述のよう電力Pの単位はWです。

 

P=I2Rという電力の公式の導出と求め方【計算問題付】

上にて、P=IVもしくはP=VIという公式を記載しましたが、オームの法則より=V=IRという式も整理すします。

これらを比較することによって、P=IV=I(IR)となることからP=I^2rという公式が導出されることがわかります。

つまり、電力pは実際のところ電流値の2乗に比例し、抵抗値(電気抵抗)Rには比例するといえるのです。

P=I2Rの計算問題を解いてみよう

それでは、P=I^2Rという公式をより理解するためにも、計算問題を解いてみましょう。

・例題2

ある電機機器に電流3Aを通電したとします。この負荷の抵抗値が2Ωであった場合、電力pの値はいくらと計算できるでしょうか。

・解答2

上の消費電力p=I2Rの公式より、P=3×3×2=18wと求めることができました。

 

P=v^2/Rという電力の公式の導出と求め方【計算問題付】

なお、電力Pの公式として別の表現方法もあるといえます。具体的には、上述のオームの法則よりI=V/Rという公式が成立することを考慮し、上の式に代入しますと、P=IV=V^2/Rという式にも空き替えることができるのです。

なおこちらの電力の変換の公式にもなれておくと便利なので以下の計算問題により理解を深めていきましょう。

 

電力の公式P=v^2/Rを用いた計算問題

それでは、P=V^2/rという商品電力の公式を活用し、計算を行っていきましょう。

・例題3

ある電気機器の抵抗値は8Ωであり、これにかかっている電圧は4Vです。この場合の機器にかかる電力Pはいくらでしょうか。

・解答4

上の消費電力Pの計算式に従い求めていきます。

すると、P=4×4÷8=2Wと算出できました。

まとめ P=iv(P=vi)やP=I2RやP=v^2/Rといった消費電力の公式【電力pと計算方法や単位や記号】

ここでは、電力の記号や単位、消費電力Pに関係する公式について確認しました。

・P=iv(P=vi)

・P=I2R

・P=v^2/R

と求められることを理解しておくといいです。

電気的な用語やその公式、それを活用した計算方法を理解し毎日の業務に活用していきましょう。

 

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