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電圧降下??

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お礼率 80% (4/5)

今第二種電気工事士の勉強をしているのですが電圧降下とはどういうものなのかよく分かりません。テキストには「電圧降下とは抵抗に電気が流れるとき、流れ込む点の電位よりも、流れ出る点の電位の方が低くなることをいう・・・」とかかれているのですがいまいち意味がわかりません。
またなぜ電圧降下は電流と逆に発生するのでしょうか?
教えてください、よろしくお願いします。
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質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.3
レベル13

ベストアンサー率 61% (647/1050)

 
  電圧というのは、ポテンシャルです。ポテンシャルというのは、簡単には、位置エネルギーのようなものです。高いところから低いところに水が流れるように、高い電位のところから、低い電位のところに、電流が流れるのです。
 
  重いものを高いところから低いところに落とすと、位置エネルギーの差で、重いものには、エネルギーが加わります。この加わるエネルギーの大きさは、位置の差をd、重いものの重量をwで表すと、d・wに比例します。
 
  これと同じで、電気の場合も、電位差が、vで、重いものに相当する「電流」の大きさがIの時、エネルギーの大きさは、v・iに比例します。
 
  抵抗とは何かと言いますと、位置の差や、電位の差(これが電圧です)によって生まれるエネルギーを、途中で吸収するものだと考えるとよいでしょう。抵抗なしに、プラスとマイナスの線を直接触れさせると、短絡(ショート)が起こり、ヒューズが跳んだり、線が溶けたりしますね。あれは、途中でエネルギーを吸収する抵抗がないので、大きなエネルギーが線に流れ、線が加熱して溶けてしまうのです。
 
  以上の話がよく分からない場合、以下を読んで、もう一度考えてください。
 
  電気はプラスからマイナスに流れます。例えば、10ボルトの極から0ボルトの極へと流れるとしてもよいのです(+5ボルトから、-5ボルトに流れるのと同じことです。電圧の場合、「電位の差」が問題で、実際に、その極が、例えば地球と較べて何ボルトかはあまり考える必要がありません。無論、アースをする場合は、アースした側が0ボルトと一応なります)。
 
  途中で、5オームの抵抗が二つ直列にあった場合、合計の抵抗値は10オームです。この回路に流れる電流は、I=V/Rから、I=10/10=1アンペアです。
 
  電流というのは、1秒当たり、どれぐらいの電気が流れるかということで、回路のなかでは、一定になります(枝分かれしていない場合はです。水の流れがそうであるように、枝別れすると、流れる電気は、枝分かれして、合わせて同じ値ですが、一つの回路では、より少なくなります)。この回路は枝分かれしていないので、抵抗も含め、線のなかを、何時も、1アンペアの電流が流れています。
 
  最初、+10ボルトだったのです。それが、最後には、0ボルトになるということは、途中で、電圧が低くなっているということです。回路を通ると、10ボルト低くなるのです。これは、オームの法則で、一つの抵抗5オームの時、この抵抗を通ると、I=V/Rで、つまり、1(アンペア)=V/5 → V=5(ボルト)、電圧が下がるのです。これで、抵抗を出た時は、電位は+5ボルトになっていて、更にもう一つの同じ5オームの抵抗を通ると、また電位は5ボルト下がり、結果的に0ボルトになり、話が合うのです。
 
  抵抗を通ると、いまオームの法則で説明したように、電位が低くなるのです。これを「電圧降下」と呼ぶのです。第一の抵抗で、5ボルトの電圧降下があり、第二の抵抗で、更に5ボルトの電圧降下があり、合計10ボルト電圧が降下して、最初の+10ボルトから、最後の0ボルトになったのです。
 
     電流=1アンペア → →  電流の流れる方向
             ___         ___
  10V ――――|___|――――|___|――――― 0V
            10v R1 5v      5v R2 0v
   
     電子 ← ← ← ← ← ← ← 電子の流れ ←←

  10V ――――
             \\\\____       5V
   電圧降下                 \\\\_____ 0V
               抵抗1
                            抵抗2
 
  こういう図で表されるように、「電圧降下」が起こるのです。電圧降下が起こった抵抗では、I・Vのエネルギーが抵抗を通るあいだに消えます。抵抗から、熱や光として形を変えてエネルギーが放出されるのです。
 
  上の図のように、電流の流れる方向に、電圧降下は起こっています。
 
お礼コメント
inotaka

お礼率 80% (4/5)

非常に詳しい回答どうもありがとうございました。
僕の今勉強しているテキストよりずっとよく分かりました。
投稿日時 - 2002-01-22 16:38:18
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  • 回答No.1
レベル13

ベストアンサー率 25% (453/1783)

「なぜ電圧降下は電流と逆に発生する」は何を言われているのかわかりません。 どこかにそのように書いてあるのですか? 私の知識には無い言葉です。 電圧降下の説明は、テキストに書かれている通りです。 その意味がわからないということは、どのように説明したらよいのでしょう? 乾電池と電線と豆電球の回路を考えてください。      電線 L   ┌───────┐   │       │ ...続きを読む
「なぜ電圧降下は電流と逆に発生する」は何を言われているのかわかりません。
どこかにそのように書いてあるのですか?
私の知識には無い言葉です。

電圧降下の説明は、テキストに書かれている通りです。
その意味がわからないということは、どのように説明したらよいのでしょう?

乾電池と電線と豆電球の回路を考えてください。

     電線 L
  ┌───────┐
  │       │
 ━━━      ○ 豆電球R
  ━ 電池    │
  │ E     │
  └───────┘

豆電球には抵抗がありますね?
電池の電圧は豆電球にかかり、I=E/R の電流が流れます。
電力で見ると、P=E×E/R の電力を豆電球で消費します。
でも、もし、電池と豆電球の間の距離がものすご~~~~~っく遠かったらどうですか?
電線と言えども抵抗を持っています。 R=単位長当たりの固有抵抗×長さ

そうすれば、I=E/Rの式もP=E×E/Rの式も成り立たなくなります。
I=E/(L+R)になるし、P=E×E/(L+R)になるからです。
この時、電線Lで減衰してしまう電圧分を「電圧降下」と言います。
つまり、電池の両端電圧が「流れ込む点の電位」で、豆電球の両端電圧が「流れ出る点の電位」ですから、テキストの説明の通りですね?
お礼コメント
inotaka

お礼率 80% (4/5)

回答どうもありがとうございました。
すぐに答えてくださってうれしかったです。
がんばって勉強したいと思います。
投稿日時 - 2002-01-22 16:45:51
  • 回答No.2

電圧降下が起こるのは電線も一定の電気抵抗を持った抵抗体であるというに起因します。別に特別に抵抗器を置かなくても電線も電線の材質や断面積など条件によって決まる電気抵抗があります。電気抵抗がある以上電流を流せば電圧が落ちることはオームの法則により明白です。電力の供給点をAとし電力消費点をBとするとAとBとの間を電線という名前の抵抗器で結んだの同様な意味になるのでE=I/Rの式の通りの電圧降下が電線内部で起こり ...続きを読む
電圧降下が起こるのは電線も一定の電気抵抗を持った抵抗体であるというに起因します。別に特別に抵抗器を置かなくても電線も電線の材質や断面積など条件によって決まる電気抵抗があります。電気抵抗がある以上電流を流せば電圧が落ちることはオームの法則により明白です。電力の供給点をAとし電力消費点をBとするとAとBとの間を電線という名前の抵抗器で結んだの同様な意味になるのでE=I/Rの式の通りの電圧降下が電線内部で起こります。この場合のIは電線に流す電流でRは電線の電気抵抗です。この式で分かる通り電流が大きいほど、又は電線の抵抗が大きいほど電圧降下は大きくなります。電気が流れる経路は電線も抵抗と考えて計算する必要があります。これは、抵抗に電流が流れたときのジュール熱として電気エネルギーが熱エネルギーに変換されることをも意味し、そこで起こった電圧の降下分×電流分だけの熱を(ワット(W))発生しているということです。また、これは直流や周波数が低い交流(例えば商用電源)などでは当てはまりますが、高い周波数の場合これだけでは不十分で電線同士が隣接することによって発生する静電容量や周波数が高いと波長が電線の延長より短くなった場合に発生する反射の問題などがありより複雑になります。
お礼コメント
inotaka

お礼率 80% (4/5)

回答どうもありがとうございました。
勉強をはじめたばかりなんですが、分からない事が多くて苦戦しています・・・
資格が取れるまで頑張りたいと思います。
投稿日時 - 2002-01-22 16:50:26
  • 回答No.4
レベル10

ベストアンサー率 44% (58/130)

直感的には、電流を水流に見立てて考えるのが分かりやすいかも知れません。 以下、「圧力」は 電圧or水圧、「流れ」は 電流or水流、「抵抗」は 電気抵抗or水流の抵抗、「圧力源」は 電源or水流ポンプ として読んで下さい。 流れの径路の中で圧力差がなぜ生ずるかといえば、それは、流れを邪魔する抵抗があるからです。この圧力差は、各抵抗部分で、その抵抗の大きさに比例する分だけ担われます。そして、流れの径路 ...続きを読む
直感的には、電流を水流に見立てて考えるのが分かりやすいかも知れません。
以下、「圧力」は 電圧or水圧、「流れ」は 電流or水流、「抵抗」は 電気抵抗or水流の抵抗、「圧力源」は 電源or水流ポンプ として読んで下さい。

流れの径路の中で圧力差がなぜ生ずるかといえば、それは、流れを邪魔する抵抗があるからです。この圧力差は、各抵抗部分で、その抵抗の大きさに比例する分だけ担われます。そして、流れの径路一周にそってその圧力差を合計すると、ちょうど圧力源の発生する圧力差になります。Pの圧力差を発生する圧力源があったなら、その出口側から流れの向きに沿って、抵抗があるたびに圧力が降下していき、戻ってくるとちょうどPだけ下った勘定になるわけです。

このような圧力降下が電圧降下です。流れの中に抵抗分があると、流れの方向にそってIRだけ電圧が下がっていきます。
  • 回答No.5
レベル10

ベストアンサー率 44% (58/130)

先ほどのNo.4の回答で、用語の使い方がまずかったので、訂正いたします。 「水圧」に対応するのは「電位」です。電圧は、電位差のことを指すのが普通です。 したがって、例えば最後の2行は次のように訂正させて下さい。 「このような圧力降下が電圧降下です。電流 I が流れている径路中に抵抗 Rがあると、流れの方向にそってIRだけ電位が下がります。」 このことからも気がつくのですが、「電圧降下」 ...続きを読む
先ほどのNo.4の回答で、用語の使い方がまずかったので、訂正いたします。

「水圧」に対応するのは「電位」です。電圧は、電位差のことを指すのが普通です。

したがって、例えば最後の2行は次のように訂正させて下さい。
「このような圧力降下が電圧降下です。電流 I が流れている径路中に抵抗 Rがあると、流れの方向にそってIRだけ電位が下がります。」

このことからも気がつくのですが、「電圧降下」という言葉がよくないですね。「電位降下」という用語が定着していれば誤解が生じずらかったと思います。実用的には、取り出せる実効的な電源電圧(これは電位の差です)の目減り分を「電圧降下」と呼ぶこともあるのですが(No.1の回答はこういう立場ですね)、これは、"テキスト"の記述に直接当てはまりませんね。
お礼コメント
inotaka

お礼率 80% (4/5)

回答ありがとうございました。
水に例えて説明してくださったので分かりやすかったです。
がんばって勉強します!!
投稿日時 - 2002-01-22 16:34:18
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