電圧とは一体何なのか

質問

電圧とは一体何なのか、全く分かりません

電流は銅線の断面を通過する電子の数が6.25*10^18個のとき1Aと言いますが、

1Vはどう説明したら良いでしょうか
教えてください

回答No.7

cloud-lab · ベストアンサー

電気に関する力であるクーロン力は電場を生み出し、質量に関する力である重力は重力場を生み出します。
重力場、電場と言われると難しく聞こえるかもしれませんが、重力場は重力のかかっている場所、電場はクーロン力のかかっている場所という意味です。
この重力場と電場は似たような性質を持っています。
重力に相当するものがクーロン力であり、高さに相当するものが電位(電圧)です。
ただ、重力場と電場の決定的な違いは、重力場ではすべての物体が上から下に落ちますが、電場には正電荷と負電荷があるので、正電荷は上から下へ、負電荷は下から上へ"落ち"ます。

　<重力場>　　⇔　　<電場>
　 重力　　　　　　クーロン力
　 高さ　　　　　　　 　電位
　 質量　　　　　　　　電荷
(＋しかない)　　　　(＋－がある)

回路においても電位(電圧)の概念は同じです。
電池は＋極と－極の高さの差を一定に保つ働きをします。(＋極の方が高い。)
電子は負電荷を持っているので電圧の低いところから高いところへ流れます。
電流は電子の流れと逆向きと定義されているので、電圧の高いところから低いところへ流れます。
また、昔は、回路には正電荷が流れていると考えられていたので、電流を電圧の高いところから低いところへ流れる向きと定義した、ということもできます。

さて、ボルトについてですが、これは高さのメートルに相当します。
1キログラムの物体を1メートル持ち上げるのに必要なエネルギーが(これは残念ながら)約9.8ジュールです。
他方、1クーロンの電荷を1ボルト持ち上げるのに必要なエネルギーが1ジュールです。
これを少し変えて、
「1ボルトは1クーロンの電荷を運ぶのに1ジュールの仕事を必要とする電位差」
と"定義"されています。

ちなみに、重力場で変な値が出てきたのは、メートルが「基準に地球の北極から赤道までの子午線の長さの1000万分の1の長さ」として考えられたからです(^^;