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電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

電力の公式を学ぶ

電気工学では、電力(P)は電圧(V)と電流(I)を掛け合わせて求めます。単位はワット(W)です。シンプルな回路例で確認しましょう。

電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

オームの法則で電流を求める

上の回路では、18Vの電池と3Ωのランプがあります。オームの法則(I = V / R)を適用すると:

電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

電流がわかったら、電圧を掛けて電力を求めます:

電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

このランプは108Wを消費し、主に光と熱として放出されます。

電池電圧を2倍にすると?

ランプの抵抗を変えずに電池電圧を36Vに倍増させると、直感的に電流と電力も増えるはずです。ステップバイステップで確認しましょう。

電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

36V供給、3Ω抵抗での電流は:

電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

電流は確かに6Aから12Aへ2倍になりました。電力は:

電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

電圧が電力に与える影響

電圧が上がると電力は比例以上に増加します。P = V × I であり、電圧と電流の両方が2倍になれば、電力は4倍(2 × 2)になります。数値確認:432W ÷ 108W = 4、関係が正しいことがわかります。

電圧と抵抗だけがわかっているときは P = V² / R、電流と抵抗だけのときは P = I²R と表せます。

ジュールの法則とオームの法則

ジェームズ・プレスコット・ジュールが1841年に電力消費の関係を最初に導き出し、現在ジュールの法則(P = I²R)として知られています。オームの法則の式(E = IR、I = E/R、R = E/I)とセットで語られることが多いですが、電力公式は歴史的にジュールに帰属します。

電気電力の計算:電圧・電流・抵抗の関係を解説

復習

関連ワークシート

ツールセクションのオームの法則計算機もお試しください。

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