電力

概要

単位時間あたりの電力量を電力という。 よって、電力量を時間で割れば、電力が求まる。下で見る通り電荷（電流）が位置エネルギーを失っているので、消費電力という使われ方もよくする。

電力が時間によって一定でない場合には、電力量を時間で微分して求める。

背景

電力量の復習も兼ねて、少し背景を振り返ってみよう。

抵抗に電流が流れると、熱が発生する。これはなんとなくイメージでもわかるかと思う。これを式で求めてみよう。

抵抗の両端の電圧（電位差） を とする。抵抗に、電流 が時間 流れたとすると、電流の定義から、高電位側から低電位側に

だけの電荷が移動することになる。よって、この間に電荷が失う静電気力による位置エネルギーは、電位の定義から、

と求められる。この、失った位置エネルギーを消費電力量、もしくは単に電力量という。上の流れから分かる通り、単位はエネルギーと等しくジュール である。

この失った位置エネルギーは電流のする仕事となり、全て抵抗で発生する熱に変わる。これをジュールの法則といい、発生する熱をジュール熱という。つまり、ジュール熱も で求められる。

抵抗を とすると、オームの法則より

なので、電力量及びジュール熱は、

でも求められる。

そして、電力量を時間で割ったもの（時間で微分したもの）、つまり単位時間に失う位置エネルギーのことを、消費電力、もしくは単に電力という。電力は、

で求められ、単位はワット を用いる。

電力量としての と、電力の単位としての がぐちゃぐちゃになりやすいので、気をつけよう。

は仕事率の単位と同じ。電力量は電流がした仕事、電力は電流がした仕事率、と考えることができ、この対応は納得できる。

補足

上では抵抗について考えてきたが、これらの電力量や電力の定義

については、については、上で行った議論を理解していると、抵抗だけではなくコンデンサーやコイルといった素子、さらに交流回路でも、関係なく同じように考えられることが分かるので、しっかりと考え方の根本を押さえておこう。