【10問】電力・電力量・発熱量｜単位と逆算ミニテスト

最初にW・Wh・Jを別の量として読む

電力P〔W〕はエネルギーを使う速さ、電力量E〔Wh・J〕は一定時間に使ったエネルギー、発熱量H〔J〕は抵抗で熱へ変わったエネルギーです。WとWhは文字が似ていますが、Whには時間が含まれます。Jで求めるときは時間を秒、Whで求めるときは時間をhへそろえます。

第二種学科の公式範囲には、電流、電圧、電力、電気抵抗と電気回路の計算が含まれます。このページの問題文と数値は、公式問題を転載せず当サイトで作成しました。解答数を競うより、どの段階で単位や条件を取り違えたかを見つける教材です。このページに公式の合格点はありません。

解く前に4つの誤答パターンを外す

第一は、数値を見てすぐ公式へ代入する誤りです。電力を求めるのか、時間を含む電力量・熱量を求めるのかを先に書きます。答えがWなのに時間を掛けていたら、別の量を計算しています。

第二は、W・kW、J・kJ、Wh・kWhを混ぜる誤りです。1kW＝1,000W、1kJ＝1,000J、1kWh＝3.6MJです。接頭語kを外すときは1,000倍、付けるときは1,000分の1にします。

第三は、P＝I²RとP＝V²/Rの増減を同じ条件で考える誤りです。電流一定ならRが大きいほどPは増え、電圧一定ならRが大きいほど電流が減ってPは小さくなります。何が一定かを問題文で確認します。

第四は、試験の理想計算を実機の消費量へそのまま当てはめる誤りです。問題文で一定電力と指定されればE＝Ptで解きます。実機は温度制御、運転モード、力率等で変わるため、定格値・仕様条件・測定値を分けます。

答えを開く前に3種類の検算をする

1つ目は単位の検算です。V×AならW、W×hならWh、W×sならJになります。答えに必要な単位が式の右側から作れなければ、式か時間単位のどちらかが違います。特にkWhとWを割る逆算では、先にkWhをWhへ直してから計算します。

2つ目は別の式による検算です。純抵抗でV・I・Rが分かる場合、P＝VIとP＝I²R、またはP＝V²/Rの2通りで同じ値になるか確認できます。発熱量もH＝I²Rtと、先にPを求めるH＝Ptが一致するはずです。

3つ目は上下関係と桁の検算です。効率が80％なら水へ届く電力は入力電力より小さく、必要時間は効率100％の理想値より長くなります。15分は1時間の4分の1なので、1.2kWを15分使った電力量が1.2kWhを超えることもありません。選択肢を選ぶ前に、このような大小関係で明らかな誤答を外します。

問題1：電圧と電流から電力を求める

問題2：電圧と抵抗から電力を求める

問題3：抵抗を変えたときの電力

問題4：kWhとJの換算

問題5：電力量から使用時間を逆算する

問題6：ジュール熱を求める

問題7：電力から発熱量を求める

問題8：効率を含む水の加熱

問題9：定格電力と実使用電力量

問題10：交流負荷と力率

誤答別の復習と5手順

復習は、求める量→条件→文字式→単位換算→桁と別式の検算、の5手順で行います。同じ問題を答えだけ暗記せず、「なぜその式を使えるか」を1行で説明してください。計算分野の優先順位は「第二種の計算問題を捨てるか」、全体の順番は「第二種学習ロードマップ」で確認できます。

公式確認先

• 電気技術者試験センター：第二種学科試験のポイント
• 電気技術者試験センター：基礎理論の公式例題・解説
• 電気技術者試験センター：第二種試験の問題と解答
• 資源エネルギー庁：電気の計量制度（kWh）
• 国際度量衡局：SI Brochure（J・Wの定義）

オームの法則から始める場合は「オームの法則ミニテスト」、計算を交流へ広げる場合は「交流回路ミニテスト」、配電計算へ進む場合は「単相の電圧降下」を利用してください。

この記事を書いた人：資格太郎電気工事士の独学合格を目指して学習中。公式範囲と単位の定義を基に、式の適用条件と途中計算を省略せず検算しています。運営者情報を詳しく見る