中学２年生の電気の単元で、オームの法則と磁界については教える技の蓄積もあるのですが、電力は、エアポケットというか、指導要領が変わるたびに教科書の内容も変わるし、やや難儀な単元です。今日は、教える自分自身のためにも、一度きちんとまとめをしておくことにしました。
電力
電気の「能力」を表す量。単位はＷ（ワット）。
電力を求める公式は、電力＝電圧×電流（Ｗ＝Ｖ×Ａ）
１Ｖの電圧で１Ａの電流が流れたときの電力を１Ｗと決めた。だから、例えば３Ｖで２Ａの電流が流れたら、（１Ｖ×３倍）×（１Ａ×２倍）＝６Ｗ。電力＝電圧×電流の式はそれを公式化したもの。
消費電力
電気器具に１００Ｖ－８００Ｗと表示してあるとき、表示してある８００Ｗを「消費電力」という。
１００Ｖの電圧（一般家庭にきている電気の電圧）をかけると８００Ｗの電力を消費するという意味。
ところで、１００Ｖ－８００Ｗと書かれている電気器具の場合、電圧×電流＝電力だから、１００Ｖ×電流＝８００Ｗで、この場合、流れている電流は８００÷１００、つまり８Ａということになる。よく出題される。
電力量
電力に時間をかけたもの。大きい電力で長時間使うほど電気料金は高くなる。単位はＷｈ（ワット時）。
電力量を求める公式は、電力量＝電力×時間（Ｗｈ＝Ｗ×時間）
１Ｗで１時間電気器具を使ったときの電力量を１Ｗｈと決めた。だから、例えば３Ｗで２時間電気を使用すれば、（１Ｗ×３倍）×（１時間×２倍）＝６Ｗ時。電力量＝電力×時間の式はこれを公式化したもの。
Ｗｈのｈは英語のhour、つまり１時間、２時間の時間である。したがって、４Ｗで３０分使用したときの電力量は、４×０,５＝２Ｗｈ
追記（2011.6.28）：24年度からもちいる新しい教科書では、電力量としてｊ（ジュール）が加わりました。
電力量（J）＝電力量（Wｓ）＝電力（W）×秒（ｓ）
つまり、電力量として、
電力量（J）＝電力（W）×秒（ｓ）
電力量（Wh）＝電力（W）×時間（ｈ）
の２つがあることになります。
熱量
電熱線に電流を流したときに発生する熱の量。単位はＪ（ジュール）。
熱量を求める公式は、熱量＝電力×秒（Ｊ＝Ｗ×秒)
熱量も、１Wの電力で１秒間電流を流したときに発生する熱量を１Ｊと決めたに過ぎない。だから、例えば５Ｗで１分間（６０秒）電流を電熱線に流したら発生する熱量は（１Ｗ×５倍）×（１秒×６０倍）＝３００Ｊ。熱量＝電力×秒は、このことを公式化したものである。
電力量の時間の単位は「時間」であり、熱量の時間の単位は「秒」であることが重要。
Ｊ（ジュール）とｃａｌ（カロリー）
以前は、水を基準にした単位ｃａｌ（カロリー）で熱量を表していた。１ｇの水の温度を１度上昇させるのに必要な温度が１ｃａｌ。例えば、１００ｇの水の温度を２度上昇させるのに必要な熱量は１cal×１００倍×２倍で２００calということになる。公式化して、ｃａｌ＝水の質量×温度変化。
Ｊ（ジュール）とｃａｌ（カロリー）の関係
電熱線で水の温度を上昇させるとき、Ｊ（ジュール）とｃａｌ（カロリー）の関係が問題になる。
測定の結果から、１ｃａｌ＝４､２Ｊであることがわかっている（１ｃａｌ＝４､２Ｊは実験による測定値だから、理屈抜きで覚えてしまうしかない）。
逆にｃａｌをＪに換算すると、１÷４､２＝約０､２４より１Ｊ＝０､２４ｃａｌ（これも、覚えるしかない）。
次のような、やや難しい問題が出題される。
問題１、電熱線の入ったビーカーに１００ｇの水を入れて５分間電流を流したところ、水の温度は５度上昇した。いくらの電力（Ｗ）が発生したか。
解き方：電圧も電流も不明だから電力＝電圧×電流の式は使えない。ｃａｌ＝水の質量×温度変化の式を使って、まず発生したｃａｌを求める。１００×５＝５００ｃａｌ。
ところで１ｃａｌ＝４､２Ｊ。
比例式を使うのが一番わかりやすい。
求めるＪをxとして、
１：４､２＝５００：ｘ
内項の積と外項の積は等しいから
１ｘ＝２１００
ｘ＝２１００Ｊ
次に、電力を求める。
熱量（Ｊ）＝電力×秒より、まず５分を秒になおすと３００秒。２１００＝電力×３００の式ができる。
電力＝２１００÷３００
よって、電力は７Ｗ
ポイント：
１、水の問題では、水の質量×温度変化で先にｃａｌを求める。
２、１ｃａｌ＝４､２Ｊを暗記しておき、１：４､２＝求めたｃａｌ：求めたいＪ、の比例式をたてる
オームの法則と電力との関係
オームの法則より、回路を流れる電流は電圧に比例する。つまり、電圧を２倍にすると、流れる電流は２倍になる。
電力＝電圧×電流で、電圧を２倍にすると電流も２倍になり、電力＝電圧×２×電流×２、つまり、電圧を２倍にすると電力は２の２乗の４倍になる。
次に、電力＝電圧×電流の式に、オームの法則の電流＝電圧／抵抗を代入すると電力＝電圧×電圧／抵抗。
抵抗が分母にきたので、電圧が一定なら電力は抵抗に反比例することになる（反比例の式はｙ＝ａ／ｘだから）。
電圧が一定の回路は並列回路だから、並列回路では電力は抵抗に反比例する。
また、電力＝電圧×電流の式に電圧＝電流×抵抗の式を代入すると、電力＝電流×電流×抵抗。
電流が一定なら、電力は抵抗に比例する（比例の式、ｙ＝ａｘの形になったから）。
電流が一定の回路は直列回路であり、直列回路では電力は抵抗に比例する。
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電力
電気の「能力」を表す量。単位はＷ（ワット）。
電力を求める公式は、電力＝電圧×電流（Ｗ＝Ｖ×Ａ）
１Ｖの電圧で１Ａの電流が流れたときの電力を１Ｗと決めた。だから、例えば３Ｖで２Ａの電流が流れたら、（１Ｖ×３倍）×（１Ａ×２倍）＝６Ｗ。電力＝電圧×電流の式はそれを公式化したもの。
消費電力
電気器具に１００Ｖ－８００Ｗと表示してあるとき、表示してある８００Ｗを「消費電力」という。
１００Ｖの電圧（一般家庭にきている電気の電圧）をかけると８００Ｗの電力を消費するという意味。
ところで、１００Ｖ－８００Ｗと書かれている電気器具の場合、電圧×電流＝電力だから、１００Ｖ×電流＝８００Ｗで、この場合、流れている電流は８００÷１００、つまり８Ａということになる。よく出題される。
電力量
電力に時間をかけたもの。大きい電力で長時間使うほど電気料金は高くなる。単位はＷｈ（ワット時）。
電力量を求める公式は、電力量＝電力×時間（Ｗｈ＝Ｗ×時間）
１Ｗで１時間電気器具を使ったときの電力量を１Ｗｈと決めた。だから、例えば３Ｗで２時間電気を使用すれば、（１Ｗ×３倍）×（１時間×２倍）＝６Ｗ時。電力量＝電力×時間の式はこれを公式化したもの。
Ｗｈのｈは英語のhour、つまり１時間、２時間の時間である。したがって、４Ｗで３０分使用したときの電力量は、４×０,５＝２Ｗｈ
追記（2011.6.28）：24年度からもちいる新しい教科書では、電力量としてｊ（ジュール）が加わりました。
電力量（J）＝電力量（Wｓ）＝電力（W）×秒（ｓ）
つまり、電力量として、
電力量（J）＝電力（W）×秒（ｓ）
電力量（Wh）＝電力（W）×時間（ｈ）
の２つがあることになります。
熱量
電熱線に電流を流したときに発生する熱の量。単位はＪ（ジュール）。
熱量を求める公式は、熱量＝電力×秒（Ｊ＝Ｗ×秒)
熱量も、１Wの電力で１秒間電流を流したときに発生する熱量を１Ｊと決めたに過ぎない。だから、例えば５Ｗで１分間（６０秒）電流を電熱線に流したら発生する熱量は（１Ｗ×５倍）×（１秒×６０倍）＝３００Ｊ。熱量＝電力×秒は、このことを公式化したものである。
電力量の時間の単位は「時間」であり、熱量の時間の単位は「秒」であることが重要。
Ｊ（ジュール）とｃａｌ（カロリー）
以前は、水を基準にした単位ｃａｌ（カロリー）で熱量を表していた。１ｇの水の温度を１度上昇させるのに必要な温度が１ｃａｌ。例えば、１００ｇの水の温度を２度上昇させるのに必要な熱量は１cal×１００倍×２倍で２００calということになる。公式化して、ｃａｌ＝水の質量×温度変化。
Ｊ（ジュール）とｃａｌ（カロリー）の関係
電熱線で水の温度を上昇させるとき、Ｊ（ジュール）とｃａｌ（カロリー）の関係が問題になる。
測定の結果から、１ｃａｌ＝４､２Ｊであることがわかっている（１ｃａｌ＝４､２Ｊは実験による測定値だから、理屈抜きで覚えてしまうしかない）。
逆にｃａｌをＪに換算すると、１÷４､２＝約０､２４より１Ｊ＝０､２４ｃａｌ（これも、覚えるしかない）。
次のような、やや難しい問題が出題される。
問題１、電熱線の入ったビーカーに１００ｇの水を入れて５分間電流を流したところ、水の温度は５度上昇した。いくらの電力（Ｗ）が発生したか。
解き方：電圧も電流も不明だから電力＝電圧×電流の式は使えない。ｃａｌ＝水の質量×温度変化の式を使って、まず発生したｃａｌを求める。１００×５＝５００ｃａｌ。
ところで１ｃａｌ＝４､２Ｊ。
比例式を使うのが一番わかりやすい。
求めるＪをxとして、
１：４､２＝５００：ｘ
内項の積と外項の積は等しいから
１ｘ＝２１００
ｘ＝２１００Ｊ
次に、電力を求める。
熱量（Ｊ）＝電力×秒より、まず５分を秒になおすと３００秒。２１００＝電力×３００の式ができる。
電力＝２１００÷３００
よって、電力は７Ｗ
ポイント：
１、水の問題では、水の質量×温度変化で先にｃａｌを求める。
２、１ｃａｌ＝４､２Ｊを暗記しておき、１：４､２＝求めたｃａｌ：求めたいＪ、の比例式をたてる
オームの法則と電力との関係
オームの法則より、回路を流れる電流は電圧に比例する。つまり、電圧を２倍にすると、流れる電流は２倍になる。
電力＝電圧×電流で、電圧を２倍にすると電流も２倍になり、電力＝電圧×２×電流×２、つまり、電圧を２倍にすると電力は２の２乗の４倍になる。
次に、電力＝電圧×電流の式に、オームの法則の電流＝電圧／抵抗を代入すると電力＝電圧×電圧／抵抗。
抵抗が分母にきたので、電圧が一定なら電力は抵抗に反比例することになる（反比例の式はｙ＝ａ／ｘだから）。
電圧が一定の回路は並列回路だから、並列回路では電力は抵抗に反比例する。
また、電力＝電圧×電流の式に電圧＝電流×抵抗の式を代入すると、電力＝電流×電流×抵抗。
電流が一定なら、電力は抵抗に比例する（比例の式、ｙ＝ａｘの形になったから）。
電流が一定の回路は直列回路であり、直列回路では電力は抵抗に比例する。
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