電流・電圧・電力・電力量

電流・電圧・電力・電力量：第二種電気工事士試験で問われる知識

1. 電流 (Current)

• 定義: 電荷の移動。電気回路における電荷の流れやすさを示す量。
• 単位: アンペア (A)
• 測定: 電流計（アンペア計）を回路に直列に接続して測定する。
• オームの法則との関係: 電流 (I) は、電圧 (V) に比例し、抵抗 (R) に反比例する。
  • 式: I = V / R

2. 電圧 (Voltage)

• 定義: 電気回路において、電荷を移動させるための「圧力」や「電気的な位置エネルギーの差」。
• 単位: ボルト (V)
• 測定: 電圧計（ボルト計）を回路に並列に接続して測定する。
• オームの法則との関係: 電圧 (V) は、電流 (I) と抵抗 (R) の積に等しい。
  • 式: V = I × R

3. 電力 (Electric Power)

• 定義: 電気エネルギーが単位時間あたりに消費または生成される量。仕事率。
• 単位: ワット (W)
• 計算式:
  • P = V × I (電力 = 電圧 × 電流)
  • P = I² × R (電力 = 電流² × 抵抗)
  • P = V² / R (電力 = 電圧² / 抵抗)
• 電力量との関係: 電力は、電力量を時間で割ったもの。

4. 電力量 (Electric Energy)

• 定義: 電気エネルギーの総量。一定時間内に消費または生成された電気エネルギーの大きさ。
• 単位: ワット時 (Wh) またはキロワット時 (kWh)。ジュール (J) も使用される（1 Wh = 3600 J）。
• 計算式:
  • 電力量 = 電力 × 時間
  • Wh = W × h
  • kWh = kW × h
• 例: 100Wの電球を10時間使用した場合の電力量は 100W × 10h = 1000Wh = 1kWh。

5. 法則・定義のまとめ

名称	定義・意味	単位	公式 (基本)	測定方法 (例)
電流 (I)	電荷の移動	A	I = V / R	直列に電流計
電圧 (V)	電気的な圧力、位置エネルギーの差	V	V = I × R	並列に電圧計
電力 (P)	単位時間あたりの電気エネルギーの消費・生成量	W	P = V × I	(測定器はない)
電力量 (E)	電気エネルギーの総量	Wh/kWh	E = P × t	(積算電力量計など)
抵抗 (R)	電流の流れにくさ	Ω	R = V / I	(測定器はない)
オームの法則	電流・電圧・抵抗の関係性	-	V = IR	-

6. 迷いやすい点

• 電流計と電圧計の接続:
  • 電流計：回路に直列（電流が流れる道に割り込ませる）
  • 電圧計：測定したい機器に並列（機器の両端に接続する）
• 電力と電力量:
  • 電力 (W): 瞬間の「強さ」
  • 電力量 (Wh/kWh): 時間をかけた「量」

7. 補足

• 抵抗 (R): オームの法則において、電流の流れにくさを表す量。単位はオーム (Ω)。
• SI単位: 国際単位系 (SI) では、エネルギーの単位はジュール (J) が基本。1 Wh = 3600 J であることに注意。