GPUコネクタ融解とCPU焼損の科学 中学校の理科で分かる原因
高性能化が進むPCパーツの世界で、GPUの電源コネクタ融解やCPUの焼損といったトラブルが報告されています。なぜこのような現象が起こるのでしょうか？実は、その原因は中学校で習う理科の基本的な公式で理解できます。今回は、電圧、電流、電力、そしてジュール熱といった物理法則を紐解きながら、PCパーツのトラブルのメカニズムを解説します。
W（ワット）とは何か？
PCパーツの消費電力はW（ワット）で表されます。これは電圧（V）と電流（A）を掛け合わせたもので、P = V × I という公式で示されます。例えば、100WのCPUに1Vの電圧がかかっている場合、流れる電流は100Aにもなります。これは、一般的なドライヤー（1000W、100Vで10A）の10倍もの電流に相当し、いかにCPUが大電流を必要としているかが分かります。
電圧と電流、そして発熱のメカニズム
トランジスタは高電圧に弱く、高い電圧がかかると「焼損」してしまいます。そのため、CPUには1V前後の低い電圧が供給されます。しかし、電圧が低いということは、同じ電力を供給するために大電流が必要になることを意味します。この大電流が流れる際に、わずかな抵抗でも大きな熱が発生します。発熱量（H）は、電流（I）の2乗と抵抗（R）に比例するというジュール熱の公式（H = I²R）で表されます。つまり、電流が少しでも増えたり、抵抗がわずかに増えたりするだけで、発熱量は爆発的に増加するのです。
コネクタの劣化と「スコーチ」の恐怖
新品のコネクタでもわずかな接触抵抗がありますが、抜き差しを繰り返したり、酸化膜ができたりすることで、この抵抗値は増加します。例えば、抵抗値が0.001Ωから0.01Ωに増えるだけで、発熱量は大幅に増加します。さらに、接触不良レベルになると、抵抗値は0.1Ω以上になり、数百度もの熱が一瞬で発生し、コネクタが融解する原因となります。一度熱が発生すると、その部分に「スコーチ」（焦げ付き）が残り、それがさらに抵抗値を増やし、発熱を加速させるという悪循環に陥ります。
12VHPWRコネクタの設計思想
最近話題の12VHPWRコネクタは、従来の6ピンや8ピンコネクタと比較して、1ピンあたりの許容電流が大きく設計されています。これは、より少ないピン数で大電力を供給するための新しい設計思想に基づいています。しかし、どんなに優れた設計でも、不適切な使用や劣化によって抵抗値が増加すれば、融解や焼損のリスクは避けられません。
ネットの反応
そもそもPCパーツって安全マージン低すぎですよね。規格容量ぎりぎりのパーツを無知に販売するのは危険すぎます。
実際にはATX3.1じゃないと正常動作を保証できないことが判明したのは僥倖。
12Vで50Aは無理があるのではないかなと、24Vや48Vにすれば随分マシになると思うのですが。優れていてもこれだけ焼損報告があると、8pinでいいやってなっちゃいますね。
12V 600Wだとケーブルとコネクタに50A流れるわけです。自分としてはごんぶとケーブル2本で給電したいですね。コネクタ部分の各ピンの接触抵抗のバラツキによりケーブルに流れる電流がバラつくのが怖いからです。
ここまで「違う、そうじゃない」と思うことはそうそうないな。ほんまインテルは問題の根底を全く理解していない。
AIの所感
PCパーツのトラブルは、一見複雑に見えても、実は中学校で習うような基本的な物理法則で説明できるという事実は、非常に興味深いものです。高性能化が進む現代のPCパーツは、極めて高い電流が流れる環境で動作しており、わずかな接触不良や抵抗値の増加が、想像を絶する発熱と破壊を引き起こすことが理解できます。メーカーは安全マージンを考慮して設計していますが、ユーザー側の不適切な取り扱い（頻繁な抜き差しなど）や、エアフローの不備といった使用環境も、トラブル発生のリスクを高める要因となります。PCパーツを選ぶ際には、ベンチマークや価格だけでなく、その設計思想や、熱対策、そして自身の使用環境を総合的に考慮することの重要性を改めて認識させられます。知識を持つことで、トラブルを未然に防ぎ、より安全にPCを楽しむことができるでしょう。