こんにちはゲストさん。会員登録(無料)して質問・回答してみよう!

解決済みの質問

電力=電圧×電流について。

電力=電圧×電流について。

なぜ電力は、電圧と電流の積になるのか、教えていただけますでしょうか。
 (1)積に比例する理由
 (2)比例定数が1である理由

(1)について
電圧を2倍にすると、電力も2倍になるようなイメージですが、
電流も2倍になるので電力は4倍になります。
この辺をわかりやすく説明していただけると助かります。
(エネルギーが速度の2乗に比例するのと似ているような感じ
 だとは思うのですが・・・)

(2)について
 比例定数が1になるように、電流・電圧の単位系を定義しているのか、それとも
 たまたま比例定数が1なのか・・・。

 単位がW(ワット)で、運動とかの単位とも同じなので、たまたまということでは
 ないとは思うのですが・・・。

よろしくお願いします。

(素人ではありませんので、専門用語等で記載していただいても問題ありません)

投稿日時 - 2010-05-13 06:12:11

QNo.5891503

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

1W=1J/s
1J=1N・m=1kg・m/s^2

質量mの物体が高さh移動すると位置エネルギーはmgh変化します。
mを[kg]、gを[m/s^2]、hを[m]であらわすとmghの単位は[J]になります。
もしこのような変化が次々と起こっていると1[s]あたりの位置エネルギーの変化という量を考えることができるよいうになります。
1[s]間に移動する質量をμをします。
1[s]あたりの位置エネルギーの変化量はe=μmgです。μの単位は[kg/s]ですからeの単位は[J/s]です。[W]は仕事率の単位ということですがエネルギーの移動率の単位と考えてもいいのです。仕事によってエネルギーが移動すると考えれば同じことです。

重力の場の中で考えましたからm、g、hになりました。電場の中の電荷で考えればq、E、hになります。qEhの単位は[J]です。1[s]に移動する電気量が電流ですからI=q/tはμに対応します。
Ehは電位差Vになります。
質量×加速度=力
電荷×電場=力
で考えてもらうと質量⇔電荷、電場⇔加速度という対応になっていることが分かります。
重力の加速度の値gは重力場の強さをあらわす量でもあるのです。
ghは「重力位差」です。
(クーロンの法則から電場を出す、万有引力の式からgを出すという2つの道筋を比べてもらうと対応がもっとよく分かるようになるかもしれません。)

1[s]あたりのエネルギーの移動量はIV=IEhです。単位は[J/s]=[W]です。
gの単位は[m/s^2]ですが力と質量の単位を使って[N/kg]であらわすこともできます。
電場のEの単位をこれと同じように表すと[N/C]になります。
電位差の単位は[Nm/C]=[J/C]になります。
電位差Vの区間を電流Iが流れればIVの単位は[(C/s)(J/C)]=[J/s]=[W]です。

投稿日時 - 2010-05-13 09:02:56

ANo.3

このQ&Aは役に立ちましたか?

12人が「このQ&Aが役に立った」と投票しています

回答(4)

ANo.4

(2) だけ: SI が coherent な単位系を作ったから.

投稿日時 - 2010-05-13 13:20:23

ANo.2

素人で無い人がなぜこのような質問をするのかわからないのですが?

電力=電圧×電流 は電力を表すためにこのように決めたのですから理由も何もありません。
(1)について
これは抵抗が同じの時に電圧を2倍に上げると電力が4倍になるのであって、この場合は純粋に電力を考えてください。
(2)について
定義しているのです。物理での仕事の単位はジュールです。

投稿日時 - 2010-05-13 08:27:24

ANo.1

仕事量の結果である、またはコスト・効率のためと考えた方が分かりやすいかと。
電力をA点からB点へ送る。100ボルト100アンペア=10000ワット

10000ワットの電力が必要なところへ100ボルトの電圧で送れば、100アンペアの電流を流さなければならない。

10000ボルトの電圧で送れば、1アンペアの電流で済む。

電線の容量を考えると、太い電線が必要か細い電線で済むか。長距離になればコストの差は大きい。
むしろ細い電線に大電流は流せない。
やたらと電圧を上げると、発熱・漏電・スパークの発生が生じる。途中のロス・設備のコストもある。

(1)について、電圧を2倍にしても、何も使わなければ(仕事量)電流が2倍になることはありません。

投稿日時 - 2010-05-13 06:56:44

あなたにオススメの質問