200V VS 100V のポット沸騰が早いのは？

質問

200Vの地域に行きケトルなどでお湯を作ると沸騰までの時間が早い気がしますがなぜでしょうか？

回答No.10

tarepanda009 · ベストアンサー

水道ホースの例はいまいちうまい例ではなかったかもしれません。ま、そのことはひとまずおいといて。

>100Vで20Aが流れて、配線はギリギリ。
>200Vで20Aが流れて、配線はギリギリ。
>と言うのが理解できません。

これは配線の電線が抵抗値を持つからなんです。最近超伝導なんていう言葉もあり、極低温では抵抗値のなくせる技術もありますが、一般の電線はある抵抗値をもちます。
最近話題の原発ですが、青森から東京まで電気をもってくればその何割かが途中で熱としてなくなってしまいます。
家庭内の電線にも同じことは言えて、あまりたくさんの電気を流すと電圧が低下してしまうんです。
計算しやすいよう仮に家庭内の配電盤から手元のコンセントの部分までで0.1オームの抵抗値があったとします。
ここに10Aの電気を流すとその両端の電圧（差）はどのくらいになるかというと、おなじみオームの法則ですね。
　E=IR　つまり　10(A)×0.1(オーム)=1(V)　

1Vの電圧降下があることになります。これは電線部分で10W（1V×10A）の電力が消費される（熱になる）ということにもなります。

ここの抵抗値というのは銅線の断面積で決まり、電線に供給する電圧自体には関係ありません。
同じ電線に200Vの電気を供給しても流れる電流が同じであれば電線の両端の電圧差は変わらず、配線部分で消費される（熱になる）電力も同じです。
つまり流れる電流が同じであれば電線の太さは同じでいいというわけです。（供給電圧にかかわらず、流す電流値で電線の太さを考慮しないといけないということ。）

※電圧には無関係とは書きましたが、実際には絶縁体の耐圧性能により使用可能な電圧には制限があります。

お礼

回答いただきありがとうございます。

オームの法則を使いながら、紙の上で色々やってみました。
確かに、両方とも発生する熱は40Wとなりましたが、感覚的に何となく納得いかないのですが、こういう意味で合っていますでしょうか？

|-----------------------------------------｜
|　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
|　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
|----100V---配線抵抗----調理器の抵抗-----｜
配線抵抗を0.1オーム
調理器の抵抗を4.9オーム
と仮定すると、
回路全体では、20Aの電流が流れる
配線抵抗で、2Vの電圧降下が起き、2*20=40Wが熱になる。
調理器に98Vの電圧がかかり、98*20=1960Wの熱が発生する。

|-----------------------------------------｜
|　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
|　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
|----200V---配線抵抗----調理器の抵抗-----｜
配線抵抗を0.1オーム
調理器の抵抗を9.9オーム（調理器の抵抗を変えた）
と仮定すると、
回路全体では、20Aの電流が流れる
配線抵抗で、2Vの電圧降下、 2*20=40Wが熱になる
調理器に198Vの電圧がかかり、198*20=3960Wの熱が発生する。

※実用上は絶縁体の耐圧性能があるため制限あり。

回答No.12

emuancha

> 隠蔽配線になっていて残念ながら見ることが出来ません。

配線は壁の中に隠蔽されていても，エアコンやIHヒータのコンセント付近の電線は見れるでしょう。普通の100V用機器の電線と比べてみればその太さがわかります。

> 確かに、効率の問題で電線では高電圧がかかっていると聞きますが、100Vと200Vではそこまで差がないのでは？と素人目には思ってしまいます。

あるのです。差が。100V用のエアコンの電線に触ったことがありますか？　15Aも流すと電線がちんちんに熱くなります。エネルギーロスが熱になったのです。電線を太くすれば，多少の効率良く流れるのでロスは少なくなりますが，それには太い（あなたの言葉では丈夫な）電線が必要です。200Vならば，半分の電流しか流れないのでロスは少なくなります。

＃なんか当初の質問とはベクトルが変わってきた感じだなぁ。

回答No.11

yamame17gou

電線の太さ＝流せる電流の大きさ、（高圧化はその目的）

屋内配線等、規定に基づく太さで行われています。

電流は負荷側が取り出す、大小様々な機器が同一コンセントに接続されていても各々は自分に必要な電流しか使いません。

ドイツで生活しましたが220V配線、キッチンレンジは強力な電気ヒーターのみ（ガスの火力に対応）、速い訳です。
日本では電気代が高く考えられない方式ですが各所で二酸化炭素を発生させず、安全で賢いシステムです。
分岐ブレーカーは15Aですが日本の倍の負荷が使えます。

お礼

回答いただきありがとうございます。
とても参考になりました！

回答No.9

tarepanda009

電流と電圧をどう表現していいのかわかりませんが、仮に水道ホースを考えてみてください。
直径1cmのホースにある水圧で水を流すと。
これに2倍の水圧をかければ2倍の水を流せますが、同じ水圧で2倍の水を流したいとなればホースを太くしなくては実現できません。
このホースが電線、水圧が電圧ですね。

家庭用の配線は原則20Aの電線を使っているのでここが電流の限界になります。100Vだと20Aで2000Wまでの機器です。（通常のコンセントは15A限界ですが20A用のコンセントもあります。）
これを200Vにすれば同じ20Aで4000Wの機器が使えることになります。

実は200Vも比較的簡単に使うことはできます。それは3つの線で引き込まれているからです。3本のうちの真ん中が接地。そしてあとの二つに接地の線に対し100Vかかっており、この両端の線を使うと200Vがとりだせるようになっています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%98%E7%9B%B83%E7%B7%9A%E5%BC%8F

お礼

回答いただきありがとうございます。
水道の例えありがとうございます。
このように考えた場合も、
100Vで20Aが流れて、配線はギリギリ。
200Vで20Aが流れて、配線はギリギリ。
と言うのが理解できません。
配線（ホース）にかかる圧力は、2KWから4KWで倍になります。
そうすると、仮に、同じホースだとすると、4KWになった物は発熱（破裂）しない物でしょうか？

また、リンクありがとうございます。
以前、家のエアコン新設をした際、このように200Vも取れるようになっていると聞いたことがあります。
実は、この図ではいまいち理解できなかったのですが、乾電池が二本直列に並んで、真ん中に中性線があると考えると分かり易かったです。

回答No.8

emuancha

なんだか個人授業のような・・・

> また、逆に、200Vは100Vよりも太い配線が始めから行われているのでしょうか？

お宅の100Vの配線と200Vの配線の太さを見ればわかるでしょう。問題は，電流容量です。細い線に大きな電流を流すと発熱して発火する恐れが（と言うか発火します）あります。電流を大きくすると損失が大きくなります。電圧を高くして電流を小さくするのが効率が良いのです。電力柱には6,000V（正確には6,600V）の電圧が掛かっています。これを100Vや200Vに落として配電しています。

世界的には，100Vの方が少ないのです。ヨーロッパは最初から200Vだったと記憶しています。発展途上国は200Vを採用しています。いまさら100Vを採用する理由はありません。

50年前の日本では，冷蔵庫も洗濯機もエアコンもありませんでした。電灯とラジオ（お金持ちの家）とちょっとした家電でしかなかったのです。10Aで事足りました。200Vではなくて100Vを採用したのは，採用した組織に先見の明がなかっただけなのでしょう。

お礼

回答いただきありがとうございます。

＞お宅の100Vの配線と200Vの配線の太さを見ればわかるでしょう。
隠蔽配線になっていて残念ながら見ることが出来ません。

＃9のお礼にも書いたのですが、その配線に加わるエネルギーは倍になるため、丈夫なケーブルが必要な気がしています。
また、丈夫なケーブルが必要なのであれば、100Vのままで丈夫なケーブルにすれば同じ事ではないかと思っています。
確かに、効率の問題で電線では高電圧がかかっていると聞きますが、100Vと200Vではそこまで差がないのでは？と素人目には思ってしまいます。

回答No.7

misawajp

質問は（補足お礼を勘案すると）

　1000ccの車より2000ccの車の方がパワーがある気がする　　を　言い換えただけ

お礼

回答いただきありがとうございます。
今回答頂いている物を見ると、車のパワーが違い、そのパワーに見合った制限速度になっており（制限速度が50Kmか100Km）結果、到着する時間が異なるという感じのようです。

回答No.6

emuancha

No.2です。他の方も説明されていますが・・・

> 実際早いのですね。ただ、100Vでも、電力の消費量が同じ3.0KWの機械を使えば、同じ速度で沸騰すると思うのです。

その通りです。電圧に関係なく同じ電力（エネルギー）ならば同じ速さで沸騰します。
ただ，3.0Kwを出すのに，100Vならば30Aの電流が流れます。200Vならば15Aの電流です。200Vの方がブレーカの余裕があると言うことです。仮に同じ30Aの電流を流せば，200Vでは6.0Kwのエネルギーになるのです。なので，一般的に100Vよりも200Vの方がパワフルに出来ると言うことです。実際，100V対応の熱源で30Aを流せる機器は無いでしょう。コンセントも15Aが限度です。30Aは流せません。

お礼

回答いただきありがとうございます。
導線やコンセントにかかるエネルギーは、ワットで表されると思いますが、200Vと100Vの物ですと、単純に二倍程度余裕のある物が使われていると言うことでしょうか？
仮にそうであれば、なぜ、始めから、200Vと同じだけのワット数が使える様に配線してないのでしょうか？
また、逆に、200Vは100Vよりも太い配線が始めから行われているのでしょうか？

回答No.5

yamame17gou

現状、日本の100V配線では大きい負荷に適していない為、必要において200V配線を使うのです。
No.2の容量は3Kw、100Vでは体験できない容量だからです。

200V系の優位さは大きな容量の機器を使えるということです。

エアコンでも100V、200V対応がありますが容量が同じなら効きは同じです。

回答No.4

mermaid2004

パワーの違いですね

例えば家庭のコンセントには１００Ｖの電圧が来ています、最大使用電流は１５Ａであり、電力は電圧と電流の積で１５００Ｗ＝１．５ｋＷと成ります。

この場合の１５Ａは電線の太さとコンセントの大きさで決まりますが、仮に２００Ｖで同じ１５Ａであれば３０００Ｗ＝３ｋＷまで使用可能です

同じ線の太さで２００Ｖは１００Ｖの２倍の能力があります。

従って　一般に２００Ｖの機器は１００Ｖの機器よりも能力が大きいです。

お礼

回答いただきありがとうございます。
導線やコンセントにかかるエネルギーは、通常は100Vで計算してAで表されていますが、
実際はそこに流れる電流ではなく、電流×電圧のワットだと思っています。
そう考えると、200Vと100Vの物ですと、単純に二倍程度余裕のある物でないと危ないのではないでしょうか？

回答No.3

yamame17gou

その器具の熱量が大きいからです。

同じW数なら100Vでも200Vでも12Vでも働き（仕事量）は同じです。

海外で感じられた器具のW数が大きいからです。（電圧に関しては200Vは日本だけなので208, 220, 230, 240V等の何れかですが機具のw数が同じなら働きは同じです。電球100Wは国が違っても100W
です）

お礼

回答いただきありがとうございます。
そうですよね。私も、同じ、消費電力量の機械を使えば、同じ早さで沸騰すると思うのです。（自信はありませんでしたが。）
また、100Vと200Vの変換効率を考えても誤差の範囲内だと思いますが、国内でも＃2でもありますように、200Vの方が早いケースが多いようです。また、実際、海外に行くと早いという人が多いです。
この点の矛盾についても気になっています。

回答No.2

emuancha

早いですよぉ，200Vは・・・

パワーの違いです。我家の場合，湯沸しモードだと3.0Kwなので，IHを使っていない友人は皆一様に，早いねぇってビックリしています。

お礼

回答いただきありがとうございます。
実際早いのですね。ただ、100Vでも、電力の消費量が同じ3.0KWの機械を使えば、同じ速度で沸騰すると思うのです。100Vと200Vの変換効率を考えても誤差の範囲内だと思いますが、なぜ200Vがそれだけのパワーを出せるのでしょうかね？