冬の家電使用：電力量とブレーカー
群馬県に住む中学生のケンさんは、家族の電気使用量を見直そうと、冬のある平日の使用状況を調べた。電気料金は1kWhあたり31円、家庭のコンセントは100Vで、契約ブレーカーは15Aである。使用機器は次のとおり。IH電気ケトル1200Wを1日8分、炊飯器700Wを1日30分、LED照明10Wを1日5時間、掃除機1000Wを週1回20分、石油ファンヒーターの送風機と点火で合計1200Wを1日3時間。ほかに冷蔵庫が1日0.80kWh、待機電力が1日0.20kWhある。ケンさんは「電力が大きい機器を一つ減らせば、料金は大きく下がる」と考え、家族に説明することにした。父は「ファンヒーターを800Wの送風だけにし、使用時間を2時間に減らす」と提案した。ケンさんは、ケトルと炊飯器、ケトルとファンヒーターを同時に使うとブレーカーが落ちるのではないかと心配している。掃除機は週1回なので、1日あたりに直して考える。1か月は30日として計算する。ケンさんは消費電力と電力量の違いを説明する必要があると考えた。
1. 冬の平日1日の電力量をkWhで求め、1か月の電気料金を計算せよ。掃除機は1日あたりに直し、小数第2位まで求めよ。
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ケトル：1.2kW×8/60h＝0.16kWh 炊飯器：0.7×30/60＝0.35kWh LED：0.01×5＝0.05kWh 掃除機：1.0×20/60÷7＝0.0476…kWh ファンヒーター：1.2×3＝3.6kWh 冷蔵庫：0.80kWh、待機電力：0.20kWh 合計＝0.16＋0.35＋0.05＋0.0476＋3.6＋0.80＋0.20＝5.2076≒5.21kWh。 1か月＝5.2076×30＝156.228kWh。料金＝156.228×31＝4843.068≒4843円。約4840円となる。
2. ケトル1200Wとファンヒーター1200Wを同時に使うとブレーカーは落ちるか。ケトルと炊飯器の場合も含め、電流を計算して判断せよ。コンセントは100V、ブレーカーは15Aとする。
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電力＝電圧×電流なので、電流＝電力÷電圧。 ケトル＋ファンヒーター＝2400W、2400÷100＝24A。15Aを超えるので落ちる。 ケトル＋炊飯器＝1200＋700＝1900W、19Aでも15Aを超えて落ちる。 15Aで使える最大電力は100×15＝1500W。同時使用を避けるか、別の回路に分ける必要がある。計算上はどちらも危険と判断する。
3. 父の提案で1か月の電気料金はいくら減るか。また「電力が大きい機器を一つ減らせば料金が大きく下がる」という考えを、電力量の観点から評価せよ。
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前のファンヒーターは1.2kW×3h＝3.6kWh/日。提案後は0.8kW×2h＝1.6kWh/日。差は2.0kWh/日。 1か月では2.0×30＝60kWh減り、料金は60×31＝1860円減る。 料金は電力(W)ではなく電力量(kWh)＝電力×時間で決まる。ケトルは1200Wでも8分なら0.16kWhで小さい。ファンヒーターは電力が大きく時間も長いので効果が大きい。だから「電力の大きい機器を一つ」ではなく、電力と使用時間の積が大きい機器や使い方を見直すのが適切。