電気・磁気・力学のエネルギーをJで統一｜単位の壁を完全突破

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結論を先に言います。電気・磁気・力学のすべてのエネルギーは「ジュール(J)」という共通言語で表せます。単位が違うように見えるのは、ただ「呼び名」が違うだけ。

ジュールという1つのモノサシで全部測れるとわかると、過去問の単位換算で迷うことがなくなります。この記事では、田中さん(仮名・メーカー勤務4年目)が試験会場で単位の壁にぶつからないレベルまで、徹底的に整理していきます。

そもそも「エネルギー」と「仕事率」の違い

単位の混乱を解消する最初の一歩は、「エネルギー(J)」と「仕事率(W)」を区別することです。これがごちゃ混ぜになっていると、永遠に整理できません。

電気のエネルギー、磁気のエネルギー、運動エネルギー、熱エネルギー…どれも実は「ジュール(J)」というたった1つの単位で表せるのです。

1J というエネルギーは、現実の世界でどれくらいかというと…

電気の世界では、Jの他にも「Wh」「kWh」「eV」などの単位が登場します。それぞれの正体を見ていきましょう。

電気代の請求書でおなじみの「kWh」。これも実はジュールです。

電子1個が電圧1Vの電界を通過するときに得るエネルギーが「1eV(電子ボルト)」。電験三種では半導体や電子管の問題で出てきます。

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力学の世界にも「運動エネルギー」「位置エネルギー」「仕事」などのエネルギーがあります。これらもすべてジュールです。

電子の運動の問題で出てくる「eV=½mv²」という公式。電気のエネルギーと運動エネルギーが等号で結ばれているこの式が、なぜ正しいのか。単位レベルで両辺が一致するからです。

ここまで出てきた単位を、すべてジュールを基準に変換した表です。試験直前のチートシートとして使ってください。