電力とは何か

電圧と電流は、電気回路の2つの基本的なパラメータです。しかし、電圧と電流だけでは、電気回路要素の挙動を表現するには不十分です。私たちは、電力がどの程度処理できるかを知る必要があります。回路要素全てが60ワットの電球よりも100ワットの電球の方が明るいことを経験しています。電力消費に対する電気料金を支払う際、実際には一定期間の電力に対する費用を支払っています。したがって、電力の計算は、電気回路またはネットワークの分析に非常に重要です。

ある要素がdt秒間にdwジュールのエネルギーを供給または消費した場合、その要素の電力は次のように表すことができます。

この式は以下のように書き換えることもできます。

したがって、電圧と電流の表現が瞬間的なものであるため、電力もまた瞬間的なものとなります。表現された電力は時間変動します。

したがって、回路要素の電力は、要素の両端の電圧と通過する電流の積で表されます。

既に述べたように、回路要素は電力を吸収することも放出することもあります。電力の吸収を表すために、電力の式に正の符号（+）を付けます。同様に、回路要素によって放出される電力を表すために、負の符号（-）を付けます。

受動符号規則

電流の方向、電圧の極性、および回路要素の電力の符号の間には簡単な関係があります。これを受動符号規則と呼びます。電流が正の電圧極性を持つ端子から要素に入ると、電圧と電流の積の前に正の符号（+）を付けます。これは、要素が電気回路から電力を吸収または消費することを意味します。一方、電流が正の電圧極性を持つ端子から要素を出ると、電圧と電流の積の前に負の符号（-）を付けます。これは、要素が電気回路に電力を供給または放出することを意味します。

抵抗器が2つの回路端子間に接続されている場合を考えましょう。ただし、ここでは回路の他の部分は示していません。抵抗器の両端の電圧降下の極性と、抵抗器を通る電流の方向は以下の図に示されています。抵抗器は、電流iアンペアがvボルトの電圧降下の正の側から抵抗器に入ることにより、viワットの電力を消費しています。

バッテリーが2つの回路端子間に接続されている場合を考えましょう。ただし、ここでは回路の他の部分は示していません。バッテリーの両端の電圧降下の極性と、バッテリーを通る電流の方向は以下の図に示されています。バッテリーは、電流iアンペアがvボルトの正の極性端子からバッテリーに入ることにより、viワットの電力を供給しています。

ソース: Electrical4u

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