電力・電力量の計算を中学生レベルから解説｜第二種電気工事士の公式と解き方

第二種電気工事士の勉強をしていると、

「電力と電力量の違いがわからない」
「P＝VIは覚えたけど、P＝I²RやP＝V²/Rがごちゃごちゃになる」
「WとWh、kWとkWhで混乱する」
「時間の換算で少し考えてしまう」

という人は多いです。

実際、電力・電力量の計算は、公式そのものよりも

・何を求めるのか
・どの公式を使うのか
・単位は何か
・時間をどう直すか

でつまずきやすい分野です。

私自身も、電工二種の勉強では少しつまずきました。
ただ、P＝VIを基本にして、オームの法則を代入して考えるようになってから、一気に理解しやすくなりました。

さらに、電力や電力量の考え方は試験だけで終わりません。

実際の現場では、

・機器の負荷容量計算
・ブレーカー選定
・ケーブル選定
・電気代の試算
・蛍光灯からLEDへの更新による削減効果の計算

など、かなり使う場面があります。

この記事では、第二種電気工事士を勉強中の初心者向けに、

・電力とは何か
・電力量とは何か
・P＝VIの使い方
・P＝I²R、P＝V²/Rの考え方
・W、Wh、kW、kWhの違い
・時間換算のコツ
・試験での解き方
・実務でどう使うか

まで、わかりやすく解説します。

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電力とは？

電力とは、電気がどれくらい仕事をしているかを表す量です。

単位は W（ワット） です。

例えば、100Vの回路に5Aの電流が流れているとします。
このとき、その機器が使っている電力を求めることができます。

電力は、電気機器の大きさや消費の大きさを見るときの基本になります。

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電力の基本公式は P＝VI

電力を求める基本公式はこれです。

P＝V×I

・P＝電力［W］
・V＝電圧［V］
・I＝電流［A］

例えば、
100Vで5A流れている機器なら、

P＝100×5＝500W

です。

つまり、その機器は500Wの電力を使っていることになります。

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電流や電圧を求める式も覚えておこう

P＝VI から、電流や電圧も求められます。

電流を求める式

I＝P / V

例えば、1200Wの機器を100Vで使うなら、

I＝1200 / 100＝12A

です。

電圧を求める式

V＝P / I

例えば、600Wで3Aなら、

V＝600 / 3＝200V

です。

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P＝I²R、P＝V²／Rは丸暗記しなくてもいい

ここは初心者が混乱しやすいところですが、
私はP＝VIからオームの法則を代入して解くようにしていました。

この考え方ができるようになると、かなり楽になります。

P＝V²／R の作り方

オームの法則より、

I＝V／R

です。

これを P＝VI に代入すると、

P＝V×（V／R）

なので、

P＝V²／R

になります。

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P＝I²R の作り方

オームの法則より、

V＝IR

です。

これを P＝VI に代入すると、

P＝（IR）×I

なので、

P＝I²R

になります。

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私の感覚ではこう覚えた

私は電工二種の勉強で、電力計算は少しつまずきました。
でも、

P＝VIを基本にして、そこへオームの法則を入れる

という考え方が分かってから、かなり簡単になりました。

公式をバラバラに暗記するより、

「公式から公式を作れるようになる」

と理解しやすいです。

「公式を全部別々に暗記しないと…」と焦らなくて大丈夫！

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問題文に何があるかで公式を選ぶ

試験で大事なのは、
どの公式を覚えているかだけではなく、
問題文に何が書いてあるかを見ることです。

使いやすい公式の目安

・電圧V と 電流I がある → P＝VI
・電流I と 抵抗R がある → P＝I²R
・電圧V と 抵抗R がある → P＝V²／R

この見方ができると、公式選びで迷いにくくなります。

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電力量とは？

電力量とは、電力をどれくらいの時間使ったかを表す量です。

単位は Wh（ワットアワー） や kWh（キロワットアワー） です。

計算式は、

電力量＝電力×時間

です。

例えば、1000Wの機器を1時間使ったら、

1000Wh

です。

1000Wh は 1kWh なので、

1kWh

になります。

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電力と電力量の違い

ここはとても大切です。

電力

今どれくらい電気を使っているか
→ 単位は W

電力量

それをどれくらいの時間使ったかまで含めた量
→ 単位は Wh、kWh

つまり、

・W はその瞬間の大きさ
・Wh は使った量

というイメージです。

例えば、

・電子レンジが 1000W
・その電子レンジを 1時間使うと 1000Wh＝1kWh

という関係です。

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W・kW・Wh・kWhの違い

ここも試験で混乱しやすいです。

覚えるべき基本

・1000W＝1kW
・1000Wh＝1kWh

例えば、

2000W なら 2kW
3000Wh なら 3kWh

です。

大事なのは、

W と Wh は別物

ということです。

・W → 電力
・Wh → 電力量

ここを混同しないようにしましょう。

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時間換算に注意する

電力量の計算では、時間を**時間[h]**でそろえる必要があります。

私も試験中に少し考える時間が必要でした。
特に30分や45分は、一瞬止まりやすいところです。

よく使う時間換算

・15分＝1／4時間
・30分＝1／2時間
・45分＝3／4時間
・60分＝1時間

例えば、1000Wの機器を30分使ったら、

電力量＝1000×1／2＝500Wh

です。

500Wh は 0.5kWh でもあります。

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例題

800Wの機器を45分使ったときの電力量を求めます。

45分＝3／4時間

なので、

電力量＝800×3／4＝600Wh

です。

つまり答えは、

600Wh

になります。

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第二種電気工事士での解き方の流れ

試験では、次の流れで考えると整理しやすいです。

① 何を求めるのか確認する

・電力Wか
・電力量Whか
・電流Aか
・電圧Vか

をまず見ます。

② 与えられている値を見る

・電圧V
・電流I
・抵抗R
・時間h

のどれがあるか確認します。

③ 使う公式を選ぶ

・P＝VI
・P＝V²／R
・P＝I²R
・電力量＝電力×時間

のどれを使うか判断します。

④ 時間を時間[h]に直す

30分なら 1／2時間、
45分なら 3／4時間です。

⑤ 最後に単位を確認する

答えが W なのか、Wh なのか、A なのか、V なのかを最後に確認しましょう。

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例題① 電力を求める問題

100Vの回路に6Aの電流が流れているときの電力を求めます。

P＝V×I

なので、

P＝100×6＝600W

答えは 600W です。

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例題② 電流を求める問題

200Vで2000Wの機器を使うときの電流を求めます。

I＝P／V

なので、

I＝2000／200＝10A

答えは 10A です。

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例題③ 電力量を求める問題

1200Wの機器を30分使ったときの電力量を求めます。

30分＝1／2時間

なので、

電力量＝1200×1／2＝600Wh

答えは 600Wh です。

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電力の計算は現場でもよく使う

電力の計算は、試験勉強だけの話ではありません。
私の経験では、実務でもかなり使います。

特に使うのが、負荷容量計算です。

負荷容量計算での使い方

機器の仕様書には、消費電力Pが書かれていることが多いです。

例えば、
機器仕様書に 1500W と書いてあるとします。

これを100Vで使うなら、

I＝P／V

なので、

I＝1500／100＝15A

です。

このようにして電流を求めて、

・どのブレーカーにするか
・どのケーブルサイズにするか
・回路をどう組むか

を考えていきます。

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電力量の計算は電気代の試算で使う

これも現場でかなり使います。

客先から、

「この設備を入れたら毎月の電気代はいくらくらい？」
「年間だとどれくらいかかる？」

と聞かれることがあります。

そのときは、

・機器の消費電力
・使用時間
・稼働日数
・1kWhあたりの単価

から試算します。

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電気代の試算例

2kWの設備を、
1日8時間、
月20日使うとします。

まず月の電力量を求めます。

電力量＝2×8×20＝320kWh

と求められます。

次に、仮に 1kWhあたり30円 とすると、

月額電気代＝320×30＝9600円

です。

さらに年間なら、

年間電気代＝9600×12＝115200円

です。

つまり、

・毎月 約9600円
・年間 約115200円

という試算になります。

※実際の電気料金は、基本料金や契約内容、燃料費調整額などがあるため、実際には契約条件に合わせて計算します。

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LED改修では削減額の計算が受注につながる

これはかなり実務的な話ですが、現場ではとても大事です。

改修工事で、蛍光灯からLED照明へ更新する場合、

どれくらい消費電力が減るか
電気代がどれくらい下がるか

を出して、客先へ説明することがあります。

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LED更新の計算例

既設照明が 40W、
更新後のLEDが 20W とします。

1台あたりの削減は、

40－20＝20W

です。

これが100台あるなら、

20W×100台＝2000W

つまり、

2kW削減

です。

さらに、
1日10時間、
年間250日点灯するとします。

すると年間削減電力量は、

2×10×250＝5000kWh

です。

1kWhあたり30円で試算すると、

5000×30＝150000円

なので、

年間15万円の電気代削減

となります。

このように数字で示せると、

「LEDに更新するとこれだけ下がります」
「何年で回収できそうです」

と説明しやすくなります。

私の経験でも、こうした試算を客先へ出して、
予算を組んでもらい、工事受注につながることがあります。

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エレニャンのワンポイント②

W と Wh をごちゃまぜにしないことが大事。
さらに、30分や45分はそのまま使わず、
1／2時間、3／4時間 に直してから計算する！

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よくある間違い

W と Wh を混同する

W は電力、Wh は電力量です。
意味が違うので注意しましょう。

30分をそのまま30で計算する

30分は 1／2時間 です。
45分は 3／4時間 です。

公式を全部別々に暗記しようとする

P＝VIを基本にして、オームの法則を組み合わせれば理解しやすいです。

単位を最後に見ない

W なのか Wh なのか A なのか V なのか、最後に必ず確認しましょう。

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まとめ

電力・電力量の計算は、第二種電気工事士の中でも重要な基礎計算です。

今回のポイントをまとめると、次の通りです。

・電力の基本公式は P＝VI
・電流は I＝P／V
・電圧は V＝P／I
・P＝V²／R、P＝I²R は P＝VI とオームの法則から作れる
・電力量は 電力×時間
・W と Wh は別物
・30分＝1／2時間、45分＝3／4時間
・現場では負荷容量計算や電気代試算、LED更新提案にも使う

第二種電工では、ただ公式を暗記するだけでなく、

「何を求めたいのか」
「どの値が与えられているのか」
「どの公式を使うのか」

を整理して考えることが大切です。

そして実務では、こうした計算が
ブレーカー選定、ケーブル選定、電気代試算、工事提案
までつながっていきます。

試験対策としても、実務の土台としても、しっかり押さえておきたい内容です。