電気・電力

電気エネルギーと電力は電気・電子の分野で非常に重要な量であり、本稿ではこの2つの概念を比較し、両者の類似点と相違点を提示する。

電気エネルギーとは？

電気エネルギーは、電位エネルギーによって行われる仕事です。電気エネルギーの概念を理解するためには、電位を理解することが必要である。電場は、電荷が動いているか静止しているかにかかわらず、すべての電荷によって生成されます。また、電界は任意の時間変化する磁界を利用して発生させることができる。電界にはいくつかの重要な要素があります。電界強度、電界ポテンシャル、電流密度である。電界強度は、単位点電荷あたりの電界の力で定義される。ここで、Qは電荷、εは媒質の誘電率、rは点から点電荷Qまでの距離で、E=Q/4πεr2という式で与えられます。点電荷Qにかかる力はF=Qq/4πεr2に等しく、qを1クーロンのとき、Fは電界強度に等しい。点のポテンシャルは、1クーロンの点電荷を無限遠から被測定点にもたらすのに必要なエネルギーと定義される。このエネルギーは、電荷を無限大から点に持っていくときにかかる仕事と等しい。両方の電荷が正であれば、試験電荷を無限大から点に持っていくのに必要な力は、常に2つの電荷間の反発力と等しく、反対である。drについてFを無限遠からrまで積分すると、その点の電位(V)はQ/4πεrとなる。rは常に正なので、電荷が負であれば電位も負となる。電位の単位はジュール／クーロンです。静電場は保守的な場である。したがって、静電界の電位は経路に依存しない。この電界のポテンシャルは位置のみに依存する。電界中に置かれた自由電荷は、可能な限り低い位置エネルギーに向かって移動する傾向がある。この電荷の流れによって低電位側の電位が上昇し、電位差が小さくなる。この減少した位置エネルギーは、最終的に電荷の流れを止めることになる。電気エネルギーとは、2点間の電位差を維持するために必要なエネルギーのことです。電気エネルギーの単位はジュールです。電気エネルギーは、電荷を電界中で動かすのに必要な仕事と解釈することもできる。

電気とは？

電気は、電気エネルギーが発生する割合です。これは、1秒あたりのワット数またはジュール数で測定されます。電気エネルギーは最も基本的な量ですが、電力系統の管理には電気エネルギー量が必要です。電力は電気エネルギーを伝達する速度であるため、耐電システムを設計する際には、この電力量が非常に重要になる。