電力と電源の計算

結論：電力は「速度」、電力量は「走った距離」

電力（W）＝電圧（V）×電流（A）、電力量（Wh）＝電力（W）×時間（h）。計算問題の大半はこの2本の式で解ける。電力は車の「速度」、電力量は「走った距離」にあたり、速度×時間＝距離と同じ形をしている。

電気料金は電力量に比例する。家の電気代の明細にある「kWh」は電力量の単位である。

計算で失点しないための3つのチェック

1. 時間は「動いていた時間」だけ数える：停止中は電流が流れないので含めない。グラフの問題では、運転している区間の長さを足す。
2. 分は時間（h）に直す：90分＝1.5h、30分＝0.5h。Whは「W×時間」なので、分のまま掛けてはいけない。
3. 単位をそろえる：1kW＝1,000W、1kWh＝1,000Wh。料金が「1kWh当たり○円」なら、Wを1,000で割ってkWにしてから掛ける。

家庭用の電源は交流（向きが周期的に変わる電気）である。それでも問題文に「電圧・電流は実効値」「力率は1」と両方書かれていれば、V×Aでそのまま電力を出してよい。

複数の機器を一緒に使う問題では、先に電力を合計してから時間を掛けると計算が短くなる。

電源ユニットの効率：入力＝出力÷効率

効率＝出力電力÷入力電力なので、必要な入力電力は出力÷効率で求める。効率80％の電源は、コンセントから受け取った電気の80％しか機器に渡せない。残りの20％は熱になって捨てられ、これを電力損失という。

出力500W・効率80％なら、入力＝500÷0.8＝625W。損失は入力−出力＝625−500＝125Wになる。

検算のコツ：入力は必ず出力より大きい。出力より小さい数字（400、100）はその時点で候補から外せる。

データセンタの直流給電：変換を減らして損失を減らす

結論：交流と直流の間の変換回数が減るので、変換のたびに出る電力損失を減らせる。 サーバやネットワーク機器の中のCPUやメモリは直流で動く。ところが電力会社から届くのは交流なので、従来の給電方式では途中で何度も変換していた。

flowchart LR
  A["電力会社（交流）"] --> B["UPS 交流→直流→交流"]
  B --> C["サーバの電源 交流→直流"]
  C --> D["CPUなど（直流）"]
  A --> E["整流装置 交流→直流（1回だけ）"]
  E --> F["サーバ 直流で受け取る"]
  F --> D

上の経路が従来の交流給電、下の経路が直流給電。UPS（無停電電源装置：停電したときにバッテリから給電する装置）の中でも変換が起きているので、変換の回数が減るほど熱として捨てる電気が減る。

誤りの選択肢はこう見破る。

• 「CPUまで同じ電圧のまま給電できる」→ 誤り。直流でも、CPUが使う低い電圧まで下げる変換は必要になる。
• 「停電しないのでバッテリが不要」→ 誤り。停電は給電方式と関係なく起こるので、バックアップ用のバッテリは要る。
• 「トランスで簡単に昇圧・降圧できる」→ これは交流の利点。直流にはトランスが使えない。

二次電池と一次電池：充電できるかどうか

二次電池＝充電して繰り返し使える電池、一次電池＝使い切りで充電できない電池。試験ではこの区別のほか、燃料電池がどちらにも入らないことが問われる。

名前ではなく種類で覚える。特に「リチウム電池（一次）」と「リチウムイオン電池（二次）」は1語しか違わないので注意する。