家電の「消費電力(W)」と電気代の「電力量(kWh)」の関係がテーマ。
・電力 \(P\) = 1 秒あたりに消費するエネルギー(単位:W = J/s)
・電力量 \(W\) = 一定時間に消費したエネルギーの総量(P × t)
「100 W の電球を 1 時間つけた」ときのトータル消費エネルギーを J で言うか、kWh で言うかだけの違い。家庭の電気代は kWh で計算されます。
3 つの小問に分かれています:
(1) 電力 \(P\)〔W〕 — 電圧と電流から
(2) 60 秒間の電力量〔J〕 — 時間を秒で
(3) 4.0 時間の電力量〔kWh〕 — 電力を kW、時間を h で
最大の落とし穴は単位の混在。kWh を求めるときに P を「W のまま」使うと 1000 倍ずれる。
・J で求める → W × 秒
・kWh で求める → kW × 時間
この使い分けを機械的にこなそう。