中学理科中学2年生物理

電力と電力量の求め方（W・Wh）｜公式と計算をやさしく【中2理科】

中2理科でつまずく「電力と電力量」の求め方を図解でやさしく。電力P（W）＝電圧V×電流I、電力量＝電力×時間という公式の意味、いちばん間違えやすいWとWhのちがい、J・Wh・秒/時間という単位の使い分け、発熱量の計算まで、オームの法則とつなげて例題と練習でわかります。

「1200W のドライヤーって、どれくらい電気を使うの？」——その答えのカギが電力と電力量です。中2理科でつまずきやすいのは「W と Wh のちがい」と「時間の単位（秒か時間か）」。でも、電力＝電圧×電流という1つの式と、図でつかめば、迷わなくなります。電流・電圧はオームの法則（V＝RI）で学んだ量がそのまま使えます。

電力の求め方

たとえば、$100$ V の電源に $5$ A の電流が流れる電気ストーブの電力は、

$100 \times 5 = 500$

電力は 500 W。電力は「1秒あたりに使う電気エネルギーの大きさ（電気の勢い）」を表します。

この三角形はオームの法則の関係三角形と同じ形。求めたいものを指でかくすと式が見えます。電力を求めるなら「電圧×電流」、電流を求めるなら「電力÷電圧」です。

どうして「電圧 × 電流」なの？

電圧V は電気を押し出す力の強さ、電流I は1秒あたりに流れる電気の量。電力は「1秒あたりに運ばれる電気エネルギー」なので、押す力（V）× 流れる量（I） でその勢いが決まります。

たて（電圧）が高いほど、よこ（電流）が大きいほど、面積（電力）は大きくなります。だから電力は 電圧×電流。単位 W は「V × A」の形そのものなので、$1\,\text{W}=1\,\text{V}\times 1\,\text{A}$ です。

セナ

電圧が高い電気のほうが、ぜったい電力も大きいんじゃないの？

ホクト先生

そうとは限らないよ。電力は「電圧 × 電流」のかけ算だから、電流も関係するんだ。電圧が高くても電流がほとんど流れなければ電力は小さい。逆に $100$ V でも $10$ A 流れれば $1000$ W になる。片方だけでなく、両方のかけ算で勢いが決まると覚えよう。

電力量の求め方（J・Wh）

電力（W）が「1秒あたりの勢い」なら、それを使った時間ぶんためたのが電力量。電気がした仕事の合計です。

時間の単位に注意。秒で計算したら J（ジュール）、**時間で計算したら Wh（ワット時）**になります。

たとえば、$500$ W の電気ストーブを $2$ 分（＝$120$ 秒）使ったときの電力量は、

$500 \times 120 = 60000$

60000 J（＝60 kJ）。同じストーブを $3$ 時間使ったときは $500\times 3=1500$ で 1500 Wh（＝1.5 kWh） です。

W と Wh のちがい

ここが最大のつまずきポイント。**W は「勢い（1秒あたり）」、Wh は「合計の量」**です。水道にたとえると、W は「蛇口から出る水の勢い」、Wh は「ためた水の総量」。

同じ $1000$ W のドライヤーでも、$1$ 分使うのと $10$ 分使うのでは、消費した電力量（Wh）は10倍ちがいます。W だけでは「どれだけ電気を使ったか」は決まらない——時間をかけて初めて電力量になります。家庭の電気料金は、この電力量を kWh（キロワット時） で計算しています。

セナ

W が大きい電化製品ほど、電気代も高くなるんじゃないの？

ホクト先生

W（電力）が大きくても、使う時間が短ければ電力量は小さいよ。逆に W が小さくても、長時間つけっぱなしだと電力量は大きくなる。電気代は W × 使った時間（＝電力量 kWh） で決まるんだ。だから「消し忘れ」がもったいないのは、時間がのびて電力量がふえるからだよ。

よくある間違い

やってみよう（練習問題）

電力（電圧×電流）と電力量（電力×時間）がわかると、「どの家電が電気を食うのか」「なぜ消し忘れがもったいないのか」が、同じ1つの考え方で説明できます。電流・電圧の土台はオームの法則。そこに「時間」を足すだけで、電気エネルギーの計算は完成します。