電気回路の電力

電圧と電流に加えて、電気回路に関連するもう1つの重要なパラメータがあります。電力 。まず、回路で電力を分析する前に、電力とは何かを理解する必要があります。

電力とは何ですか。どのように測定しますか？

電力は、特定の時間内に実行できる作業量の尺度です。 仕事 一般に、重力に逆らっておもりを持ち上げることで定義されます。重量が重い、および/または持ち上げる量が多いほど、より多くの作業が行われます。 パワー は、標準的な量の作業がどれだけ迅速に行われるかの尺度です。

アメリカの自動車の場合、エンジン出力は「馬力」と呼ばれる単位で評価されます。これは、蒸気機関メーカーが当時の最も一般的な動力源である馬の観点から機械の作業能力を定量化する方法として最初に発明されたものです。

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1馬力は、英国の単位で1秒あたり550フィートポンドの仕事として定義されています。車のエンジンの出力は、登ることができる丘の高さや牽引できる重量を示すものではありませんが、速いことを示します。 特定の丘を登ったり、特定の重量を牽引したりできます。

機械式エンジンの出力は、エンジンの速度と出力シャフトで提供されるトルクの両方の関数です。エンジンの出力シャフトの速度は、1分あたりの回転数（RPM）で測定されます。

トルクは、エンジンによって生成されるねじり力の量であり、通常、ポンドフィートまたはlb-ftで測定されます（作業の単位であるフィートポンドまたはft-lbsと混同しないでください）。速度もトルクも、エンジンの出力の尺度ではありません。

100馬力のディーゼルトラクターエンジンは比較的ゆっくりと回転しますが、大きなトルクを提供します。 100馬力のオートバイエンジンは非常に速く回転しますが、トルクは比較的小さくなります。どちらも100馬力を発生しますが、速度とトルクは異なります。シャフト馬力の方程式は単純です：

方程式の右辺にSとTの2つの変数項しかないことに注意してください。その側の他のすべての項は定数です。2、pi、および33,000はすべて定数です（値は変化しません）。馬力は、速度とトルクの変化によってのみ変化し、他には何も変化しません。この関係を示すために方程式を書き直すことができます：

「馬力」の単位は、1分あたりの回転数の速度にポンドフィートのトルクを掛けたものと正確に一致しないため、馬力が等しいとは言えません。 ST。ただし、それらは比例 互いに。 STの数学積が変化すると、馬力の値も同じ割合で変化します。

電圧と電流の関数としての電力

電気回路では、電力は電圧と電流の両方の関数です。当然のことながら、この関係は、上記の「比例」馬力の公式と非常によく似ています。

ただし、この場合、電力（P）は、単にIEに比例するのではなく、電流（I）に電圧（E）を掛けたものに正確に等しくなります。この式を使用する場合、電力の測定単位はワットです。 、文字「W」と省略されます。

電圧も電流もそれ自体が電力を構成しないことを理解する必要があります。むしろ、電力は電圧と電圧の両方の組み合わせです 回路の電流。電圧は単位電荷あたりの特定の仕事（または位置エネルギー）であり、電流は電荷が導体を移動する速度であることに注意してください。

電圧（特定の仕事）は、重力に逆らって重りを持ち上げるときに行われる仕事に似ています。電流（速度）は、その重りが持ち上げられる速度に類似しています。積（乗算）として、電圧（仕事）と電流（速度）が一緒になって電力を構成します。

ディーゼルトラクターエンジンやオートバイエンジンの場合と同様に、高電圧および低電流の回路は、低電圧および高電流の回路と同じ量の電力を消費する可能性があります。電圧だけでも電流だけでも、電気回路の電力量を示すものではありません。

開回路/短絡回路の電力

ソースの端子間に電圧が存在し、電流がゼロである開回路では、ゼロがあります。 その電圧がどんなに大きくても、電力は消費されます。 P =IEおよびI =0であり、ゼロを掛けたものはすべてゼロであるため、開回路で消費される電力はゼロでなければなりません。

同様に、超電導線のループ（抵抗が絶対にゼロ）で短絡を構成すると、電圧がゼロのループに電流が流れる状態になり、同様に電力が消費されなくなります。 P =IEおよびE =0であり、ゼロを掛けたものはすべてゼロであるため、超電導ループで消費される電力はゼロでなければなりません。 （超伝導のトピックについては、後の章で説明します）。

馬力はワットとどのように関連していますか？

電力を「馬力」の単位で測定する場合でも、「ワット」の単位で測定する場合でも、同じことを話します。つまり、特定の時間内にどれだけの作業を実行できるかということです。 2つの単位は数値的に同じではありませんが、同じ種類のものを表します。

実際、ヨーロッパの自動車メーカーは通常、エンジン出力を馬力ではなくキロワット（kW）または数千ワットで宣伝しています。これらの2つの電力単位は、単純な変換式によって相互に関連付けられています。

したがって、100馬力のディーゼルおよびオートバイエンジンは、「74570ワット」エンジン、より正確には「74.57キロワット」エンジンと評価することもできます。ヨーロッパのエンジニアリング仕様では、この評価は例外ではなく標準になります。

レビュー：

• パワーは、特定の時間内に実行できる作業量の尺度です。
• 機械的出力は一般的に（アメリカでは）「馬力」で測定されます。
• 電力はほとんどの場合「ワット」で測定され、式P =IEで計算できます。
• 電力は、電圧と の両方の積です。 現在、どちらか一方を個別に使用するのではありません。
• 馬力とワットは、同じ種類の物理的測定値を表す2つの異なる単位であり、1馬力は745.7ワットに相当します。

関連するワークシート：

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