ワットからジュール計算

E = P × t。1 W = 1 J/sなので、両者はもともと同じ単位系にあり、換算係数は出てきません

P

機器が引く電力（ワット）で、ふつうは銘板の値です。これは割合で、1秒あたりのジュール、蓄えられた量ではなく流れているエネルギーです。このページでは期間中ずっと一定として扱います。安定した電源につないだ抵抗負荷なら厳密で、冷蔵庫やサーモスタットで入り切るヒーターのように断続するものでは平均値です。0を入れてもよく、そのときエネルギーも0になります。これは退化ではなく正しい答えです

t

その電力が続いた時間（秒）です。このページが必要とされる理由がこの入力です。これがないと答えがそもそも存在しません。割合は、どれだけの間続いたかを言って初めて量になるからです。同じ2,000 Wでも、1秒なら2,000 J、1時間なら7,200,000 Jです。欄は秒・分・時間を受け付け、0より大きい必要があります。時間0は「巨大な電力の一瞬」ではなく「過程がない」ことで、このページは0 Jを返さずに拒否します

3,600,000

1キロワット時に含まれるジュールの数で、換算ではなく定義です。1 Wを1 hそのまま書き下したもので、このページで唯一の定数です。エネルギーを、電気料金が書かれている単位で言い直せるようにするのがこれです。電池、家電、電気自動車について公表されている値はどれもこの単位で書かれています。この行がパネルにあるのはそのためです。ジュールは尋ねられた問いへの答えで、キロワット時はその次に来る問いへの答えです

機器がワット数で書かれていて、それが実際にどれだけのエネルギーを使うか知りたいときに使います。家電の定格を1日や1か月の値と突き合わせる、連続負荷からバッテリー容量を見積もる、メーターの検針値から電気代を出す、といった場面です。電力と時間からエネルギーを出す1回の掛け算で、ジュールからワット計算ツールの逆でもあります。あちらはエネルギーを時間で割って電力を出し、こちらは電力を時間に掛けてエネルギーを出します。両方に同じ2つの量が載っています。先に決めるのは期間です。時間のないワット数は、何の答えにもなりません

1. 既定値：1,000 Wを1時間つけっぱなしに

   1. 電力1,000 Wが3,600秒続く
   2. 掛ける：1,000 × 3,600 = 3,600,000 J
   3. キロジュールにするには1,000で割る：3,600 kJ
   4. キロワット時にするには3,600,000で割る：ちょうど1 kWh

   3行は同じ数の3つの大きさで、3行目がこの単位の名前の理由です。1キロワットを1時間です。これはジュールからワット計算ツールの既定値の組を逆に読んだものでもあります。あちらでは3.6 MJを1時間で割って1,000 W、こちらでは1,000 Wを1時間保って3.6 MJです。どちらのページから来ても、もう片方が桁まで一致します。2つを別々に持つ価値があるのはそのためです。

2. 2,000 Wのケトルを1分沸騰させた場合

   1. 電力2,000 Wを60秒
   2. 掛ける：2,000 × 60 = 120,000 J
   3. キロジュールでは120 kJ
   4. キロワット時では120,000 / 3,600,000 = 0.033333 kWh

   0.1キロワット時は、多くの人がケトルに期待する値ではありません。その裏の2つの数はどちらも本当です。2 kWは大きな割合で、1分は短い時間で、エネルギーはその積です。このページが守ろうとしている間違いは、日常的にこの形をしています。高いワット数は高くつくように聞こえますが、費用はエネルギーで、エネルギーは割合に時間を掛けたものです。同じケトルを1時間沸かし続ければ7.2 MJ、同じ機器で60倍です。

3. 1,200 Wを60秒、ジュールからワット計算の逆

   1. 電力1,200 Wを60秒
   2. 掛ける：1,200 × 60 = 72,000 J
   3. キロジュールでは72 kJ
   4. キロワット時では72,000 / 3,600,000 = 0.02 kWh

   ジュールからワット計算ツールには、この場合の鏡像が載っています。同じ72,000 Jを同じ60秒で入れ、エネルギーとして入れると1,200 Wが返ります。2つのページは互いに逆で、両方開いている読者は一周して同じ3つ目の数を得るはずです。もし食い違ったら、物理ではなく算術のどちらかが間違っています。

4. 10 Wのルーターを丸1日つけっぱなしに

   1. 電力10 Wを86,400秒、つまり24時間
   2. 掛ける：10 × 86,400 = 864,000 J
   3. キロジュールでは864 kJ
   4. キロワット時では864,000 / 3,600,000 = 0.24 kWh

   小さくていつも点いている機器が実際に突きつけてくる問いで、答えは1日あたり0.24キロワット時、冷蔵庫の10分の1以下、電気自動車の1回の充電の100分の1ほどです。この比較が成り立つのはキロワット時で読んでいるからです。864 kJは月の請求書の横に置いても何も言いませんが、0.24 kWhはそこに並ぶほかの数と直接比べられます。

5. 1ミリワットを1秒、量程の小さい端

   1. 電力0.001 Wを1秒
   2. 掛ける：0.001 × 1 = 0.001 J
   3. キロジュールでは0.000001 kJ、同じ量を6桁下にずらしたもの
   4. キロワット時では2.778 × 10⁻¹⁰で、固定小数が読めなくなる点より先

   この端では物理は何も変わりませんが、行はそれでも正しく振る舞う必要があります。ジュールの行が小数2位なら、これは0.00 Jと印字されます。間違った答えで、しかも見分けがつきません。だからこの行は3位を持っています。キロワット時の行は普通の小数の窓から完全に出ていて、科学記数法に切り替わります。ジュールからワット計算ツールが同じ理由で同じ切り替えをするのと同じで、2つのページはミリワット秒からメガワット日まで14桁にわたります。

電力は期間中ずっと一定として扱います。安定した電源の抵抗負荷なら厳密ですが、断続するものにとっては平均にすぎません。冷蔵庫、サーモスタットで入り切るヒーター、待機状態のある機器は電流が変化し、実際に使うエネルギーは定格ではなくデューティ比で決まります。銘板の値は最大値であって、平均の消費ではありません。家電の実測消費はそれよりずっと低いことが多く、ある電源電圧で測った定格は電圧が変われば動きます。このページが出すのは消費された時点のエネルギーなので、効率については何も言いません。そのエネルギーのうちどれだけが熱・光・運動として出てきたかは別の問いで、別のページの担当です。エネルギーに値段は付けません。料金はここへの入力ではないからです。エネルギーを温度上昇に変えることもありません。それには質量と比熱が要ります。

1キロワット時は何ジュールですか

ちょうど3,600,000で、測定ではなく定義です。1キロワット時は1ワットを1時間続けた量なので、1 × 3,600秒ぶんのジュール、つまり3.6 MJです。パネルの3行目が1行目の言い直しでないのはそのためです。ジュールはこのページの名前が尋ねている問いに答え、キロワット時は同じ量を、電気メーター、電池のデータシート、車の航続距離の見積もりが使う単位に置き直します。

時間の欄が電力と別に要るのはなぜですか

ワットが割合で、割合は何かの間続いて初めて量になるからです。ここに逃げ道はありません。2,000 Wは1秒なら2,000 J、1時間なら7.2 MJで、同じ機器、同じ電源、同じ銘板です。ワット数だけでは、この問いへの小さい答えではなく、答えにすらなっていません。時間の欄が必須で、0秒を0 Jではなく拒否するのはそのためです。

ジュールからワット計算ツールとの違いは何ですか

同じ関係を反対の向きに読んだものです。こちらは電力と時間が分かっていてエネルギーを求めるので、掛けます。あちらはエネルギーと時間が分かっていて電力を求めるので、割ります。量が同じなので欄は重なりますが、出力はまったく重なりません。片方はワットで、もう片方はジュールで答えるからです。3つのうちどれが分からないかが分かれば、どちらのページを使うかも決まります。

ワットは本当に1秒あたり1ジュールですか

はい。経験則ではなく定義なので、このページの掛け算に換算係数は要りません。キロジュールとキロワット時の行が1,000と3,600,000で割るだけなのも同じ理由で、どちらの係数も定義です。定義が教えてくれないのは長さだけです。1秒あたりのジュールは続いている移動を表し、移った総量はその割合に続いた期間を掛けたものです。

これで電気代が分かりますか

これだけでは分かりません。このページはエネルギーで止まります。請求書はそこから計算されますが、足りない入力は1単位あたりの料金で、それは国、時間帯、契約で変わります。持ち出すのはキロワット時の値です。電気料金計算ツールに自分の単価と一緒に渡せば、金額になります。ここでその割り算をすると、物理のページで値段を聞くことになります。

3行で小数の桁数がこんなに違うのはなぜですか

1本の物差しの3つの区間で、それぞれ使える幅が違うからです。ジュールの行が小数3位なのは、ミリワット秒が0.00 Jではなく0.001 Jと読めるようにするためです。キロジュールの行が6位なのは、キロジュールがジュールの1,000倍で、そこの6桁がこちらの3桁と同じ精度だからです。そしてキロワット時の行は科学記数法に切り替わります。範囲が2.778 × 10⁻¹⁰から24,000 kWhまで届き、固定小数ではどちらかの端が0で埋まるからです。

銘板の電力を入れますか、実測値を入れますか

どちらでも構いませんが、どちらを入れているかは分かっていてください。銘板の定格は機器が引く最大値なので、それを入れるとエネルギーの上限が出ます。ケーブルやバッテリーの選定にはそれが正しい値です。プラグ式のメーターで測った値は実際に使った量で、断続する機器では低くなり、しばしばずっと低くなります。算術はどちらでも同じで、2つの答えの違いは誤りではなく情報です。

• Joule — 1ワット秒としてのジュールの定義と、ワットがエネルギーの量ではなく移動率である理由 — Wikipedia
• Kilowatt-hour — 360万ジュールとしてのこの単位の定義と、電力の計量と請求がこの単位で行われる理由 — Wikipedia
• NIST Special Publication 811, Guide for the Use of the International System of Units (SI), section 4.1 — 量の計算に関するSIの扱いと、ジュール毎秒の固有の名称としてのワット — National Institute of Standards and Technology