電験三種では”単位”について問う問題が出てきます。「ある”単位”を、同じ意味を表す様に他の”単位”で表わせ」といった問題です。
例えば電力の単位であるW(ワット)は、他のSI単位で表すと[J/s(ジュール/秒]と表せます。
こういった問題を解くためには、単位を暗記するのも良いですが数が多く覚えにくいと思います。そのため単位の意味を理解しておくと覚えやすいですし、もし忘れても計算で求めることができます。
そこで電験で出てくる主な単位とその意味、考え方についてまとめます。
電験ででてくる主な”単位”
電験ででてくる単位をリストアップしてみます。これらの単位が何を意味するのかについて解説します。
- W(ワット)
- J(ジュール)
- C(クーロン)
- A(アンペア)
- V(ボルト)
- Ω(オーム)
- F(ファラド)
- H(ヘンリー)
- N(ニュートン)
J(ジュール)
J(ジュール)は仕事(=エネルギー)の単位です。また電気的に言えば電力量の単位です。次に説明するW(ワット)との違いをきちんと理解しておく必要があります。
W(ワット)
W(ワット)は電力の単位ですが、もっと細かく言うと仕事率を表す単位です。つまり、単位時間当たりにする仕事の量を表します。※1単位時間とは1秒間のことなので、W(ワット)は1秒間当たりの仕事量を表します。
そのためW(ワット)を別の単位で表すと、$$J/s(ジュール/秒)$$です。よってW(ワット)に時間を掛けると電力量になります。
補足ですが、電力量はkWh(キロワットアワー)で表すことが多いです。これはある機器が1時間でする電力量(=仕事)を表します。これをJ(ジュールで表すなら、)W(ワット)は1秒間当たりの電力量ですから、$$1kWh=1\times10^3\times(60\times60)=3.6MJ$$となります。
(※1正確に言えば単位時間は1秒とは限りません。1分のときもあるし1時間のときもあります。これは何を基準とするかで決まり、例えば車の速度は普通km/hだから1時間が単位時間になっています。電気理論では1秒を単位時間とすることがほとんどです。)
C(クーロン)
C(クーロン)は電荷の単位です。電気量の単位でもあります。これは次に説明するA(アンペア)を使って、$$A/s(アンペア毎秒)$$で表すことができます。
A(アンペア)
A(アンペア)は電流の単位です。これはある面を1秒間に通る電荷の量を表します。つまり1秒間にある面を1C(クーロン)の電荷が通れば、その時の電流は1A(アンペア)になります。よってA(アンペア)を他の単位で表すと$$A(アンペア)=C/s(クーロン毎秒)$$になります。
Ω(オーム)
Ω(オーム)は抵抗の単位です。オームの法則より$$抵抗=\frac{電圧}{電流}$$になるため、他の単位で表すと$$Ω(オーム)=V/A(ボルト毎アンペア)$$となります。
F(ファラド)
F(ファラド)はコンデンサの静電容量(キャパシタンス)の単位です。これの意味はある1V(ボルト)の電圧をコンデンサにかけた時に、コンデンサに充電される電荷を表します。もう少し簡単に言うと、1V(ボルト)をコンデンサにかけて、そのコンデンサに1C(クーロン)の電荷が充電されれば、そのコンデンサは1F(ファラド)になります。
よって他の単位で表すと$$F(ファラド)=C/V(クーロン毎ボルト)$$になります。
H(ヘンリー)
H(ヘンリー)はインダクタンスを表す単位です。これの意味はやや難しいので単位は覚えて、インダクタンスを計算する公式から導く様にした方が良いかと思います。他の単位で表すと$$L(ヘンリー)=V･ｓ/A(ボルト秒毎アンペア)$$となります。
N(ニュートン)
N(ニュートン)は力の単位です。意味としては1kgのモノに力を与えて、どれくらいの加速度を与えられるか？というものです。もう少し簡単にいうと、1kgのモノに力を加えて、そのモノが1m/s2の加速度になれば、加えた力は1N(ニュートン)となります。
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