第二種電工 電気の基礎理論 問53：電気の基礎理論

電力量 W = P × t（電力 × 時間）。W = 1.5kW × 4h = 6kWh。次に熱量を計算する。1kWh = 3600kJ = 3.6MJ なので 6kWh × 3.6MJ/kWh = 21.6MJ。正答はイ（電力量 6kWh・熱量 21.6MJ）。「電力量は kWh・熱量は kJ または MJ」という単位の変換が重要ポイント。電力量 6kWh をそのまま「6MJ」と答えるア は単位変換を忘れた誤り（1kWh = 3.6MJ なので 6kWh = 21.6MJ）。電気料金は電力量（kWh）単位で計算される。

電力量と熱量の計算・単位変換問題。

【電力量の計算】

W = P × t [Wh または kWh]

W = 1.5kW × 4h = 6kWh

【熱量への変換】

単位換算の基本：

1Wh = 3600J = 3.6kJ

1kWh = 3600kJ = 3.6MJ

6kWh × 3.6MJ/kWh = 21.6MJ（正答イ）

【選択肢の誤答分析】

ア（6MJ）：6kWh をそのまま 6MJ と答えた（1kWh = 1MJ という誤解）

ウ（8kWh）：P×t = 1.5×4 = 6 なのに 2×4=8 と誤計算

エ（28.8MJ）：8kWh × 3.6 = 28.8MJ（電力量の誤計算が連鎖）

【単位換算の整理（確実に覚える）】

1J = 1W×s（ジュール = ワット秒）

1Wh = 3600J（1 時間 = 3600 秒）

1kWh = 3600kJ = 3,600,000J = 3.6MJ

電気料金の計算例：

6kWh × 27円/kWh = 162円（4 時間分の電気代）

【cal との換算（参考）】

1cal = 4.186J

1kWh = 3600kJ ÷ 4.186 J/cal = 860kcal

水 1kg を 1℃ 上げるのに 1kcal = 4.186kJ 必要

電力量・熱量の単位系と換算は電気設備設計・省エネ計算・エネルギー管理士試験の核心。SI 単位系から実務計算まで体系的に整理する。

【エネルギーの SI 単位とその由来】

ジュール [J]（仕事・エネルギーの SI 基本単位）：

1J = 1N×m = 1kg×m²/s²（質量 1kg の物体を 1m²/s² の割合で加速するエネルギー）

電気エネルギーとの関係：

1J = 1V×A×s = 1W×s（1 ワットの電力を 1 秒間使用したエネルギー）

実用単位の換算表（確実に記憶）：

| 単位 | 値 | 用途 |

|---|---|---|

| 1Ws | 1J | 計算基本 |

| 1Wh | 3,600J = 3.6kJ | 小型機器 |

| 1kWh | 3,600kJ = 3.6MJ | 電気料金単位 |

| 1MWh | 3,600MJ = 3.6GJ | 大型設備・発電所 |

| 1GWh | 3.6TJ | 電力会社の年間統計 |

【本問の完全計算】

電力量 W = P × t = 1.5kW × 4h = 6kWh

熱量 Q = W × 3.6MJ/kWh = 6 × 3.6 = 21.6MJ（正答イ）

確認（kJ 経由）：

6kWh × 3600kJ/kWh = 21600kJ = 21.6MJ ✓

【電気料金と電力量の関係】

家庭の電気料金計算：

電力量料金 = 使用電力量 [kWh] × 単価 [円/kWh]

2024年の東京電力（例）：

従量電灯 B の電力量料金：

第 1 段階（〜120kWh）：約 30.00円/kWh

第 2 段階（121〜300kWh）：約 36.60円/kWh

第 3 段階（300kWh〜）：約 40.69円/kWh

本問（6kWh）の電気代：6 × 30 = 180円（第 1 段階仮定）

月間電気料金のシミュレーション（4 人家族・350kWh/月）：

第 1 段階：120 × 30 = 3,600円

第 2 段階：180 × 36.60 = 6,588円

第 3 段階：50 × 40.69 = 2,035円

合計：約 12,223円/月（燃料費調整・再生エネ賦課金別）

【省エネ法とエネルギー管理（エネルギー管理士との接続）】

省エネルギー法（エネルギーの使用の合理化等に関する法律）では、工場・建物のエネルギー使用量を「原油換算 kl」で管理する義務がある。

換算係数：

1kWh 電気 → 0.0009kl 原油換算（第 6 次エネルギー基本計画の係数）

ガス（都市ガス 13A）1m³ → 0.000024kl 原油換算

本問（6kWh）の原油換算：6 × 0.0009 = 0.0054kl ≒ 5.4L

【熱量と水の加熱計算】

21.6MJ = 21,600kJ で何 kg の水を何℃ 上昇させられるか：

Q = m × c × ΔT

21,600kJ = m × 4.186kJ/(kg・K) × ΔT

例：水 100kg（100L）を 20℃ → 71.6℃ に加熱する場合：

ΔT = 21600/(100 × 4.186) = 51.6K → 20+51.6 = 71.6℃

電気温水器（深夜電力 200L タンク、100V 4kW × 5h）：

エネルギー：4kW × 5h = 20kWh = 72MJ

温度上昇：72000/(200 × 4.186) ≒ 86K → 15℃から 101℃ は不可なので設計では 40〜60℃ 制限

【電力量と CO₂排出量の計算】

電力会社によって異なるが、電気の CO₂ 排出係数（2022 年度）：

東京電力：0.434kg-CO₂/kWh（概算）

本問（6kWh）の CO₂ 排出量：

6 × 0.434 ≒ 2.6kg-CO₂

ZEB（ゼロ・エネルギー・ビルディング）・ZEH（ゼロ・エネルギー・ハウス）では太陽光発電等の創エネによって、建物の一次エネルギー消費量の収支をゼロ以下にすることが目標。電力量の CO₂ 換算はカーボンニュートラル評価の基礎計算。

【電験三種・エネルギー管理士への接続】

電験三種「理論」では電力量の単位変換と熱量計算が基礎問題として出題。「法規」ではエネルギー管理（省エネ法・温対法）の文脈で kWh→kl 原油換算、CO₂ 換算係数の知識が問われる場合がある。

エネルギー管理士試験（電気分野）では電力量・熱量・一次エネルギー換算・年間エネルギーコスト計算が重要出題範囲。

第二種電気工事士では W = P×t（kWh）と 1kWh = 3.6MJ の換算が確実にできることが基礎。特に「kWh を MJ に変換する際に 3.6 を掛ける」という操作を反射的に行えるよう練習することが重要。