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電力と電力量の考え方

電力と電力量の考え方

どうも電力と電力量の考え方が理解できていません。
電力は瞬間的な値で、電力量はそれをある一定期間使った場合の積算値だと考えています。
そうすると、1kwを1時間使ったときの電力量1kwhは、1kwという電力を
1時間積算した値ですよね? このときの「積算」という考え方がわかりません。

たとえば、1kwというのは瞬間的な電力としても、「瞬間的」っていったいどれくらいの時間? 1秒? だとすると、その1時間の積算って、3600秒分の積み重ね、つまり1kw×3600=3600kwが、つまり1kwhってことなのでしょうか?

この考え方、どこが間違っているのか、お教えいただけると助かります。
宜しくお願いします。

投稿日時 - 2010-09-30 10:29:16

QNo.6217809

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質問者が選んだベストアンサー

#2様が回答されているように電力の単位は「1秒当たり」ですので、
>1時間の積算って、3600秒分の積み重ね、つまり1kw×3600=3600kwが、つまり1kwhってことなのでしょうか?
ということで、まったく正しいのです。
ただし、正確に書くと
「1kw×3600s=3600kws(=1kwh)」と秒(s)を書く必要がありますが。

電流を考えるときには、電流を水流にたとえて考えるとわかりやすいです。
「電流(アンペア)」=1秒当たりに流れる水量。
「電圧(ボルト)」=水が滝になって流れ落ちる時の滝の高さ。
「電力(ワット=アンペアxボルト)」=1秒当たりに、滝から流れ落ちる水が行う仕事。(たとえば水車を回すとか)。
「電力量(ワットx時間)」=一定時間(1分とか1時間とか)に滝の水が行う仕事の積算量(総計)。

投稿日時 - 2010-09-30 11:01:01

お礼

ありがとうございます。

1時間の積算電力量(kwh)を求めようとするときは、毎秒の電力(kw)を測って、それを1時間分積算した値が、3600kwなら1kwhだと考えればいいのですね? 毎秒ごとに電力に変化があれば、当然その積算値のkwhも変わってくると。

ちょっと思ったのですが、もし電力の変化が、秒以下のもっと早いサイクルでの変化をしていたら、その場合はどうなるのでしょう? あくまで秒単位であり、それ以下は無視する?

投稿日時 - 2010-09-30 11:23:42

ANo.3

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回答(13)

ANo.13

>>最近はクルクル回る機械はなくて、仮に回ったら何回転、というのを電気的に測定してたりしますね。
>
>というのは、具体的にどういったものでしょうか?
>よろしければお教えください。

最近はオール電化の家が増えてきましたが、オール電化の家には、昼と夜とかで電気料金が違う仕組みがあり、そのために何時から何時までは何kw使ったとか記録しないとならないので、クルクル回るメカ式だと検針がめんどうですよね。
ですので液晶パネル(だと思いましたが)で時間帯別の消費電力が表示されるようになっていて、クルクルまわる円盤はついてないです。
Wikipediaで電子式電力量計、と検索すると出てきますよ(Googleで電子式電力量計の動作原理、とか検索するといろいろなメーカーさんの解説があります)。

投稿日時 - 2010-10-04 00:23:17

ANo.12

電気で考えるとわからなくなりますよね~
ということで、考え方として、水に例えることが多いですね(同じような回答があったらすみません)。
W(電力)=A(電流)×V(電圧)ですから、
水道管から出てくる水の量=水道管の太さ×水圧
のように考えたら簡単かもしれません(簡単にしすぎてますからあくまでも概念ということで)。

水道管から出てくる水の量=電力
水道管の太さ=電流(一瞬でどれだけ水が出るか=水道管が太ければ出てくる水も多いです)
水圧=電圧

となります。水道管から出てくる水を輪切りにしたときに、輪切りにした切り口にある水の分子の数を数えたものが水道管から出てくる水の量(単位時間あたり)です(ということは水の分子=電気の電子、と思えば近いですね)。
この水道管の先に水のタンクをおいておき、1時間で貯まった水の量=電力量となります。1時間の量は電気で言えばwh(1000倍の値ならkwhですね)。
簡単に置き換えすぎでしょうが、イメージはわかるかと思います。

1kwhというのは1時間で合計1kw=1kAV=(たとえばご家庭は100Vが多いので100Vのコンセントで10Aの機器(ドライヤーとか)を使うと、一瞬一瞬に使われる電気(電力)は100V×10A=1000AV=1000w=1kwです。でもこれはドライヤーを低温にしたり送風にしたりすると10Aが3Aになったり10Aにもどったりするのでいつも一定ではないですね。しかし仮に10Aの状態で1時間使ったとすると、この1時間の電気の使われた量(総量)が100V×10A×1h(時間)=1000AVh=1000Wh=1kwhです(水を1時間出しっぱなしにしてタンクに貯まった量と同じこと)。
1時間で使った量の合計を言っているので、ここでさらに3600倍しちゃだめですね。

では電力会社はどうやってこれを計っているかというと、水のメーターには水が流れると回る水車みたいのがついていて、これがクルクル回った量をメーターに表示しています(先月のメーターと今月のメーターの差で、今月どれだけ使ったかわかりますね)。
電気も同じで、電気が流れるとクルクル回る水車みたいなもの(モーターみたいなものですね)が何回まわったかをメーターでカウントして、先月のメーターと今月のメーターの差で今月何W使ったかを調べてるんですね。
最近はクルクル回る機械はなくて、仮に回ったら何回転、というのを電気的に測定してたりしますね。
ちょっと大雑把な回答ですいません。

投稿日時 - 2010-10-02 01:20:33

お礼

わかりやすいご回答をありがとうございます。

みなさんのおかげでなんとか、理解できました。
ちなみに、

>最近はクルクル回る機械はなくて、仮に回ったら何回転、というのを電気的に測定してたりしますね。

というのは、具体的にどういったものでしょうか?
よろしければお教えください。

投稿日時 - 2010-10-02 01:41:22

ANo.11

うーん 微分と積分って知っているかな?

たとえば速度を時間で積分したものが距離。
たとえば車がものすごい勢いで加速しているときに「その瞬間の速度」は定義できます。
原理的には瞬間の幅はいくらかといえば無限小。。現実的には測定器の応答性で限度があるけど。
それを積分したものは距離。距離を考えるときに速度をどの単位ではかったかなんか関係ない。
速度を測らなくても移動距離は測れるでしょ。

電力量も同じで、電力を時間で積分したものが電力量。でも一般人に「積分」っていうと積分ってなんですかって言われるから積算っていっているだけ。

投稿日時 - 2010-10-01 11:37:00

お礼

ありがとうございます。
皆様方からたくさんのアドバイスをいただき、鈍い頭の私もようやくなんとなくわかってきました。

求めるべきは、仕事ジュール(J)だということですね。
1ジュールとは、電気の場合、1ワットの仕事率を1秒間行ったときの仕事なので、
1J=1w×1s となり、これから、電力(w)=(J/s)で、これを時間分積算していくと、(J)が求まる。これはつまり、電力量(wh)と等しいということですね。
けっきょく、W(ワット)という単位に惑わされていました。

投稿日時 - 2010-10-01 15:47:08

ANo.10

「電力は瞬間的な値」、日本語では「〇〇的」といえば正確には〇〇ではないという意味ですよ、したがって瞬間的=瞬間と解釈したのはあなたの勝手(詐欺師が使う手口です)で1kw×3600=3600kwはあなたが勝手に思いこんだだけと言うことになります。
Wは仕事率とも言い、言葉として言いかえれば「能力」とも言い変え可能かと思います。
仕事率は【仕事量/時間】で計算されます、そして力学で使用される仕事の単位ジュール(J)を使って、1J/1S=1Wと定義されます、したがって、、1kw=1KJ×1S、又は1J×1Ks 、あるいは50J×200S、・・・・他、つまりある仕事量をどれだけ続ける能力があるか?がWの本当の意味で、言葉で表現すれば、時間が限りなく0に近いときの発揮可能な仕事量(最大値)を表示していることになります。
能力はあくまで能力で、現実に、100パーセント発揮するかは不明です、実際にこなした量とも直接関係ありません。

投稿日時 - 2010-10-01 10:50:51

ANo.9

「~当たりの」という考え方に混乱があるようです。
ワット(W)という単位の中に「1秒あたりのエネルギー(J/s)」という意味が含まれています。
1kWで1時間使うと1kWhになります。ワットとワット時、電力と電力量というように似た言葉を使っているので区別がつかなくなるのです。1kWh=1×1000×3600Jです。

同じお金が出てきても「時給1000円、1日働いてもらったお金が8000円」だとすると違いが分かるのではないでしょうか。
これをまた1ヶ月分合わせる(積算する)と20万円ほどになリます。
この場合は8000円は1日当たりという新しい量に変わります。

「~当たり」が付くかつかないかで意味が変わるのですが面倒くさいということで省いてしまう人もいます。ついていてもいなくても同じものだと考える人もいます。混乱する理由になります。

自動車の速さは「時速~km」という単位で表されています。
日常会話では「時速」を省いて「~km」と言うだけで通じます。
でもこれを聞いた中学生が「時速という言葉は省いてもいいのだ」と思ってしまう可能性が出てきます。「kmとkm/時は意味が違う、速さを表すときに /時 を抜かすと誤りである」というのはかなりしつこく言わないといけません。それでも「どうして駄目なのか」と答案を持って食い下がってくる生徒が必ず出てきます。

今、周波数の単位はHz(ヘルツ)です。以前はc/sを使っていました。サイクル毎秒です。でもラジオ放送では「~サイクル」としか言っていませんでした。NHKでもです。不正確な単位が公けに使われているという状況をなくすためにHzに切り替えたという事情があるようです。

自動車のタイヤの空気圧も「~kg」としか言わないという場合がほとんどでした。
本当は「~kg重/cm^2」でした。

投稿日時 - 2010-10-01 06:36:09

>たとえば、1kwというのは瞬間的な電力としても、「瞬間的」っていったいどれくらいの時間? 1秒?
ではないのです。
電力×時間=電力量です。力×長さ=仕事と同じで電力と電力量は全く別な物理量です。

投稿日時 - 2010-10-01 03:47:06

ANo.7

1kwは1kJ/sということです。だから毎秒あたりに使うエネルギー量ということです。だから1kWhは3600kwではなく3600kJということになります。要するに積算電力計に表示される電力量は電力会社から買った電力というエネルギーの量を表しているのです。

電子レンジのWや掃除機のWモーターなどのWは消費電力ではありません。電子レンジのWは電子レンジの加熱能力すなわち毎秒どのぐらいの熱量を与えられるかを表しているのです。掃除機のWも吸い込み能力を表していることに気づくと思います。モーターは仕事をさせるために選ぶので消費電力より目的の仕事率が書かれています。いずれの場合も消費電力はこれらの値より大きくなります。だから行う仕事への出力としてkWと装置そのものを運転するのに必要なエネルギー消費量(出力分も含む)kWがあることになります。これらの比が効率です。いずれも毎秒あたりの量です。

kJではなくkWhという表現をしているのは専門知識がなくてもkWを何時間(何秒)使ったかという形で表現した方が一般に受け入れられやすいからではないでしょうか?

余談ですが契約アンペア数が大きいほど基本料金が高くなるのは瞬間的に使える電力が大きくなるからです。瞬間的に多くの電力を使えると言うことは発電所にその分大きな負荷をかけることにもなります。水道の場合も配管径が大きいと基本料金が高くなります。これも流れやすいからです。だから一度に多く使わなければ契約アンペア数は小さく、水道管は細い方が経済的となります。いずれの場合も少量を長時間使った場合と大量に短時間使った場合も同じ電力や水量を使えば同じ値を示すことになります。

本当の理由が知りたければ電力会社に確認するのが良いと思います。

投稿日時 - 2010-10-01 00:52:35

ANo.6

混乱されていますね。無理はないです。
考え方は、
>電力は瞬間的な値で、電力量はそれをある一定期間使った場合の積算値だと考えています。
>そうすると、1kwを1時間使ったときの電力量1kwhは、1kwという電力を
>1時間積算した値ですよね?
その通りです。

>たとえば、1kwというのは瞬間的な電力としても、「瞬間的」っていったいどれくらいの時間? 1秒? だとすると、その1時間の積算って、3600秒分の積み重ね、つまり1kw×3600=3600kwが、つまり1kwhってことなのでしょうか?
いいえ、単位時間の定義が1時間あたりですので、1秒間は1/3600時間になります。
「1KWh」は1KWが1時間消費した電力ですので、3600秒分の積み重ね、つまり1KW×3600秒/3600秒=1KWが、積算された電力になります。
1秒間あたりの電力量であれば、1KW×1秒/3600秒=1/3600KWh=0.0002777KWh=0.2777Whとなります。

下記のサイトの説明がシンプルで分かりやすいです。
電力と電力量
http://denkinyumon.web.fc2.com/denkinokiso/denryokuryou.html
 

投稿日時 - 2010-09-30 21:18:54

ANo.5

現実問題として「秒より短い時間で消費電力が大きく変わる」ことはそうそうないような気はしますが....
さておき, 実際には「1秒ごとに消費電力を測って積算する」ということはやりません. ふつう家には「電力量計」 (電気のメーター) がついているはずですが, 一般家庭では「消費電力に比例する回転速度で回る円盤」の回転数を調べるもの (参照にあげた電力量計の最初の画像にある「誘導型」というやつ) が用いられていると思います. なので, 消費電力が「秒以下のもっと早いサイクル」で変化していたとしても (回転速度が早いサイクルで変化するだけなので総回転数つまり) 電力量は追従して計算されます.
あなたの家にもたぶんついていると思うので, 円盤の回転具合を見てみると楽しいかもしれません.

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%8A%9B%E9%87%8F%E8%A8%88

投稿日時 - 2010-09-30 15:21:42

お礼

ありがとうございます。

電力量計、参考になりました。

ただ、電力量というのは、瞬間の電力を積算、つまり積み重ねていったものだという理解があるので、瞬時電力を足し合わせていくという考え方が、頭から離れません。こんなふうに考えることは、あまり意味がないのでしょうか?

投稿日時 - 2010-09-30 15:36:13

ANo.4

電力はそもそも仕事率という物で,単位時間(s:秒)あたりのエネルギー(J:ジュール)で規定されます.
WのWattって蒸気機関を発明(正確には改良)したひとで電気とは関係ありません.
ですが,蒸気機関の発生する仕事(エネルギーが移行する形態で熱と同じ)の
単位時間あたりに出来る仕事という意味での仕事率に彼の名前が付けられたようです.

例えば最近の電子レンジは1000W(=1kW)の出力の物があります.
実際は電子レンジ出力以外にも電気を使いますので
(タイマーとか表示とか,もっと言うとマグネトロンの効率とか)
本当は1kWより必要ですが,簡単のために1kWの電力が必要とします.
調理をするのに,15分の加熱が必要とすると,質問者さんの理解では
1kW×900秒=900kW
となってしまいますが,1秒間だけそんな電力をもらっても電子レンジは
いっぺんには使えませんので,1秒しか動作できません.
実際は900kJのエネルギーが必要なのです.
つまり3600kJ=1kWhとなります.(そんなに単純ではないのですが)

kJと書かないでkWhと表記しているには,理由があって交流の位相関係で
原理的に100%の効率が得られない場合がありこのような単位を用いているようです.

投稿日時 - 2010-09-30 11:53:02

お礼

ありがとうございます。
参考になりました。

投稿日時 - 2010-09-30 15:27:52

実に簡単な話です。
>1kwというのは瞬間的な電力
ワット(W)=仕事÷時間(秒)ですので、毎秒あたりの仕事です。
ですから1時間では3600倍することになります。キロワット時ならその千倍です。

投稿日時 - 2010-09-30 10:46:16

お礼

わかりました。
ありがとうございます。

投稿日時 - 2010-09-30 11:14:47

ANo.1

電力がWという単位であることはご存じのようですから、
オームの法則で、W=I×V であることも理解できますね。
平たく言うと、電力(W)は電流(I)と電圧(V)の積であるということです。
100V、1Aの電気回路は、100Wの電力を使うということです。
上記の式の両辺に時間(h)を掛ける=積算すると左辺は、Whとなりこれを電力量といいます。
したがって積算とはある瞬間(単位などはない)の総合計をいい言葉どおり積み上げた計算のことですから、1秒として3600を掛けるというのはナンセンスなことです。

投稿日時 - 2010-09-30 10:46:09

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