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電圧、電流について

今、直流のことで考えているのですが、回路が切れていても例えば乾電池のプラス側は1.5Vの電圧がかかっていて、電池のマイナス側は0V(アースという?)アースとマイナスのつながりもよくわかりませんが・・・。 という状態は、水道で蛇口を閉めていても水圧がかかっているのと同じ、という感覚で理解しているつもりです。 電気回路で10Vの電圧がかかった状態で、10Ωの抵抗がつながっているとき、10Ωの抵抗で電圧降下が発生して、10Vから0Vになる。 と教えてもらいました。 なぜ、電圧降下がおこるのですか? これとは別に、「電流は電子の流れ」というのも教えてもらいましたが、例えば「電球を光らせても電子がなくなるわけではない。」と思います。 そう考えると、「電子の流れって一体何をしているのだろう?」と思ってしまいます。 これも、「電気を水にたとえて考えてみると」というところからの疑問です。水は使った(流した)分はなくなると思います。でも、電子は流してもなくならないと思います。例えば水素から電子がなくなってしまうと陽子だけになると思います(それはおかしくないですか?)。 電流は電子の流れ、それで電球が光る、その後電子はどうなるの、どうして電圧が下がるの? これが理解できません。 よろしくお願いします。

  • elec2
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noname#84191
noname#84191
回答No.11

Q2について A・・・  100V回路の時は、主に保安の為の接地です。 もう、この電圧になると、人体へ直接電圧がかかれば、生死に影響します。 100V ですと、D種接地(接地抵抗100Ω以下)で、電線は直径が1.6mm以上の軟銅線相当品となっています。 電池式1.5~6V程度の場合は、保安の為の接地はしていない事が殆どでしょう。 人体に直接接触しても、生命に危険を感じるほどの電流が流れないからです。 しかし、時計駆動回路には、基準電位のためのアースはあります。 それを、接地(地球へ)するかしないかは、様々な理由があるでしょう。 移動の便利さや、元々危険電圧を使用していないこと・・などなど。 これから先は、どうかご自分で研究されて下さい。 どの様な分野の仕事でも、奥は深いです。 機器の進歩もありますし、現場での試行錯誤もあります。 それらの集大成が、今の形です。 もちろん、これからも色々と形が変ったり、工法が変化したり、省略しても良いなどもあるかも知れません。 が、何よりも求められるのは「安全第一」これに尽きます。 どの様に素晴らしく高機能の機器でも、安全が疎かでは安心して使えません。 質問者さんが、どの様な立場で電気に興味を持たれたのか分かりませんが、便利の裏には危険も沢山潜んでいます。 特に電気の場合は目に見えません。 一寸電圧が高く(100Vでも)身体が濡れていたりすると、命に係わることが大です。 どうか、勉強なさったり、実験、そして使用する場合にも、身近にあるからとか、今まで使っていたからなど、裏づけのないのに妙に安心する事なく、取説にアースをして下さいとか、アース端子があれば必ずアースをする・・・を心がけて欲しいと思います。 繰り返しますが、安全第一です。

elec2
質問者

お礼

回答いただいた皆様へ たくさんの回答をいただきありがとうございました。 「なるほど」と思ったものもありますし、「よけいに疑問が広がった」 ものもあります。 色々な書籍を読んだり、実験キットみたいなものを使ったりしていますが、 なかなか「つながり」が見えてきません。 また、質問させていただくことがあるかもしれません。 今後ともよろしくお願いいたします。

その他の回答 (10)

noname#84191
noname#84191
回答No.10

Q2 ・・・面積や体積が関係するのか?の意味が良く分かりません。 アースする物体は面積的な広さを要求されるのか、それとも体積的な量を 要求されるのか、といった意味です。 その面積や体積が、電圧と比例するのか、電流と比例するのか、電力と比例する のか。 そんなことを思っています。 A・・・ 疑問・質問の意味が今ひとつ良く分かりません・・・ アースする物体とは何を意味しているのですか? また、面積や体積がどこからでてきたのでしょうか?

elec2
質問者

補足

言葉足らずですみません。 例えば、100Vの電圧だったら、地面(地球?)へ。 しかし、乾電池で動く時計は地面へのアースはしていないと思います。 そうすると、電圧か電流か電力かの値をもとに回路基板でアースするのでは ないかと思いました。 そう考えると、回路基板のアースに相当する回路にはどれくらいの面積か体積が必要になるのか。 こんな感じです。

noname#84191
noname#84191
回答No.9

Q1 ・・・  そのとおりです。  人間の体内抵抗は500Ωと言われています。  乾燥している時など、皮膚の抵抗は1~100kΩ位で変動します。  接地抵抗は最大で100Ω以下と決っています。 Q2 ・・・面積や体積が関係するのか?の意味が良く分かりません。   Q3 ・・・その様な理解で良いと思います。  富士山の高さは3776mですが、これは東京湾の海面からの高さを言っています。地球の中心からの高さが本来の高さと言っても良い訳です・・、つまり基準は人間が都合の良い所に決めている訳です。 Q4 ・・・プラスをアースにした場合、富士山を見るのではなく、日本海溝を見る様に、海の中を見ることに相当します。 Q5 ・・・ショートのイメージはそれで良いでしょう。  電線への影響・・・P=I×I×R「W」のジュール熱により、電線が焼ききれたり、絶縁物が劣化したりします。 電線の太さ・電線の材料・流れる電流の量により、その程度が決ります。 電池(電源)への影響・・ヒューズなどの保護装置が途中に入っていなければ、電池の化学作用が続く限り、電圧を電線と電池の内部抵抗の和 で割った電流が流れます。 電池は熱を持ち、電解液の噴出などが起ります。 Q6 ・・・ その通りです。 Q7 ・・・ 電子の振る舞い・・  以前にも書いたと思いますが、電子の流れを電流と説明した方が説明しやすい場合と、説明しにくい場合があります。  Q7は電子の流れでは説明しにくい部類ですね。 水に例えて・・・  水はある地点から10m持ち上げると、10mに相当する位置エネルギーを得たと言います。 この場合10mに相当するエネルギーは得ますが、水そのものは何も変化しません。 厳密に言えば、水の何処かにエネルギーは蓄えられるのでしょうが… 物理ではその所は問題にしていませんね。 どうか、その所は研究なさってくださいね・・・私には分かりません。 水が10m流れ落ちると、位置エネルギーが運動エネルギーに替わります。 が、水そのものものは何も変化しません。 エネルギーの形態が変っただけです。 これを説明しているのが、ベルヌイの定理(あるいはエネルギー保存の法則です) Q8 ・・・ もし、将来4端子網などの回路理論を学ぶまで、疑問としてお持ちください。 Q9 ・・・ これはご自分で研究されて下さい。  もしくは、力学の得意な方が説明してくれる事でしょう。

elec2
質問者

補足

色々とありがとうございます。 Q2 ・・・面積や体積が関係するのか?の意味が良く分かりません。 アースする物体は面積的な広さを要求されるのか、それとも体積的な量を 要求されるのか、といった意味です。 その面積や体積が、電圧と比例するのか、電流と比例するのか、電力と比例するのか。 そんなことを思っています。

noname#84191
noname#84191
回答No.8

No6 での疑問にはお答えしません。 とりあえず(今の所)は、アースと言っても色々な考えや見方があるとだけご理解ください。 そして、どうか疑問を持ち続けてられて、何時の日にか、ご自分で解決されて下さい。 そうそう、最初に戻って一つだけ >>これも、「電気を水にたとえて考えてみると」というところからの疑問です。水は使った(流した)分はなくなると思います。 何故この様に思われたのでしょうね?・ なぜ、水はなくなるとイメージされたのでしょう・・・ 良く考えて下さいね、 全ての誤解と言うのか、疑問はここから始まっています。 水はなくなってはいませんよ・・・ 水がなくなる・・・と言う事を定義しなおす必要はあるかも・・・ ここが解決されない限り、どなたがどの様に説明しようとも、ご自分のイメージと違う事になるので、受け入れる事が難しいのでしょう。

elec2
質問者

補足

皆さんから頂いた回答をまとめてみて、再度、確認や新たな質問が出てきました。 時間がありましたら、引き続きよろしくお願いします。 --- >一つは、保安の為の接地です。 >漏電などした時に、人間などが感電しないためですね。 Q1.人間の電気抵抗よりも小さい電気抵抗のほうへ電流を流して、人間を助ける。こんな感じでしょうか? --- >もう一つは、基準電位を与えるための接地です。 >質問者さんが良く分からないと言っているのはこちらです。 >が、一寸精密な測定を行おうとすると、接地をした方が基準が安定します。 >何しろ、地球と言う、最高の導体に接続する訳ですから・・・ >(詳しくは専門的になりすぎるので省略です。) Q2.面積や体積に関係しますか。 --- >アースとマイナス・・・アースはマイナスとは限りません!! >所謂、基準と言うものがなければ、電圧と言うものは現れてこないのです。 Q3.基準にした場所がアース(0Vと考える(相対的に)?)という理解でいいでしょうか。 --- >プラス側をアースした場合、プラス側が0Vとなります。 >で、マイナス側は当然の事ですが、マイナス○○ボルトとなります。 >電池一個を1使用して、プラス極側をアースすれば、プラス極が基準でOV >マイナス極側はマイナス1.5Vと言う事です・・・ >>+側をアースにするというのは具体的にどのようなつなぎ方になるのでしょうか。 Q4.何とか知りたいです・・・ --- >>水道で蛇口を閉めていても水圧がかかっているのと同じ、という感覚で理解しているつもりです。 >その時、プラス側は1.5Vの電圧がかかっていて・・・とありますが、本当にそうでしょうか? >実は、その状態では電圧がかかってはいません・・・え!!ですよね。 >プラス側は1.5Vと思い込んでいるだけです。 >何を言っている、テスターで計れば1.5Vが出ているではないか?? >と言うのは詭弁です。 そうは思っていませんでしたが(なんとなくですが)。 >電圧を測定する場合はもう条件が変っているのです。 これは、なるほどと思いました。 --- 電流は電子の流れ、それで電球が光る、その後電子はどうなるの、どうして電圧が下がるの? >二つの池の間を水路でつなぐと、水位の高い側から低い側に水が流れます。 >水路の上側では水位は10cmですが、水が水路を流れる間に水位は下がっていき、 >水路の下側での水位は0cm(低い側の池の水位と同じ)になります。 >この水位の変化が、抵抗での電圧降下に対応します。 Q5. ショートさせるというのは、水位の変化が「滝のようになった状態」と考えていいのでしょうか。 そのとき、電池に対してはどのような影響があるのでしょうか。また、ショートさせた導線に対してはどのような影響があるのでしょうか。 --- >電気回路でも同じことが言えて、抵抗の両端の電位の差がなくならないようにするには、電位の高い低いを維持するために >電子をくみ上げ続ける必要があります。その役目をするのが、電池です。 Q6.このくみ上げる力がなくなった状態が電池がなくなった状態と考えていいのでしょうか。 --- >電気のエネルギーとか水の位置エネルギーといったものは「ポテンシャルエネルギー」と呼ばれます。 >このポテンシャルエネルギーというのは相対的なものです。 >電位や水位の差から、電子や水が流れることで、エネルギーを取り出せます。 >同じように、「電子が持っているの持つポテンシャルエネルギー」が、「電位の差があるところを電子が流れる」という「電子の流れ」を媒介することで、 >「電球を光らせる」エネルギーの源になっているのです。 Q7.エネルギーを持っているときの電子と、それを使ってエネルギーを失ったときの電子の振る舞いはどう違うのでしょうか。 --- Aの方が10Vでした。Bの方が8Vでした。 それらのアース線をつなぐと基準電位が等しくなるのはなぜですか。 そこを(相対的に?)0Vと考えると言うことでいいのでしょうか。 また、10Vと8Vだったとしてどちらが基準になるのでしょうか。 Q8.これも知りたいです。 --- Q9.もうひとつ、別の悩みが出てきました。 位置エネルギーという言葉からですが、 授業で、運動量は mv 、 運動エネルギーは 1/2mv^2 と聞いています。 運動量と運動エネルギーは数学として考えれば、積分しているんだなと思います。 でも具体的に、運動量と運動エネルギーはどうちがうのかよくわかりません(単位とかの次元が違うことはわかります)。 位置エネルギー=運動エネルギーというのも教えてもらいました。 これらの関係と、電気的なものとの関連はあるのでしょうか。 位置エネルギー:電位差 運動量:? 運動エネルギー:? ---

  • mtaka2
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回答No.7

2・4です。 私の説明では、「電圧」って言葉を使わず「電位」って言葉を使ってたわけですが、水と二つの池というたとえ話の場合、 ・水路を繋いでいない状態でも、二つの池の間に「水位」の差は存在します。 ・水路を繋いだときに初めて、「水路の両端」に「水位の差による水圧」というものが出てきます。 同じように、 ・回路を接続していない状態でも電池の両電極間に「電位」の差は存在します。 ・回路を繋いだときに初めて、「抵抗の両端」に「電位の差による電圧」というものが出てきます。 > 「回路がつながるまではポンプは稼動しない」というふうに考えていいのでしょうか。 そういう理解で問題ありません。 「乾電池」は、化学変化から電位差を生み出すという「電子のポンプ」です。 「回路を繋ぐと電子が流れ出す」→「そのまま電子が流れる続けると電位差がなくなってしまう」→「電位差を維持するように、電池は電子をくみ上げる」 って感じ。 「電池の寿命」とはすなわち「電子をくみ上げられる量」です。 回路を繋がずにいる状態の電池は、電子のくみ上げを行ってませんから、 基本的には電池の寿命は減らないことになります。 (厳密には「自己放電」=電子の漏れというものがありますので、使ってなくても、僅かずつながらも電池の寿命は縮んでいきます)

noname#84191
noname#84191
回答No.6

3・5 への回答です。 家庭の時計でのアースは見たことがない・・・ それは、電池が1本か、せいぜい2本だからでしょう。 1本なら1.5V、2本でも3.0V 感電する様な電圧ではありません。 電圧3Vでは感電の恐れがないので「保安の為のアース」は施しません。 で、アースがされていない・・のです。 洗濯機や冷蔵庫には、交流電圧100Vの電気が使用されています。 100Vはもう人体には危険電圧の範囲になるのです。 もう慣れっこになって気にも留めていない人が殆どでしょうが… で、この場合のアースは「保安の為のアース」です。 線の色「緑」のものですね。 さて、回路図などではアースの記号が書かれているとの事ですが、 これには二つの意味があります。 電気は行きの線があれば、必ず帰りの線が必要です。 しかし、限られた図面の中に帰りの線をご丁寧に書き込めば図面が見難くなります。 で、帰りの線はアース記号を書く事で省略しているのです。 省略記号と考えても良いでしょう。 昔の真空管式のラジオなどは、シャーシ(金属製の基盤)を帰り線の替わりに使っていた事もあります。 その名残ともいえます。 前回書きました様に、電気回路で必要な事は何処が基準かと言う事がとても大切なのです。 同じ装置の中でも、こちらの回路とあちらの回路の基準が違っていてはこちらの回路(一段目)では10Vなのに、あちらの回路(二段目)に行ってみた所8Vであったでは、設計も実際も不便で仕方ありません。 その様な事がない様に、基準は一つにしたいわけです。 それが基準電位を与えるためのアースです。 ここが0Vとしますよと言う約束ですから、地球につながなくとも良い訳です。 前回交換機のアースはプラス側と言いました。 交換機で使われる電圧も何種類かあるのですが、主電圧は48Vが多いですね。 このプラス極を(実際は整流器部分の端子からが多い)アースに接続します。 言葉だけですと、イメージし難いでしょうね・・・ 乾電池なら、乾電池に半田付けをして電線を引き出す事は通常しません、電池ケースにいれてケースから電線を引き出します。 (その方が、電池交換が簡単ですからね。) 私も、実際には、何年もかかって、理屈と現物を照らし合わせて(経験して)理解して来たことですから、図もなく、言葉だけで理解するのは大変だと思います。 保安の為のアースと、基準電位のためのアースと言葉を知っても、私も本当に納得するまでには結構時間がかかりました。 焦らないことと、出来れば現物に見る事が大切の様にも思います。

elec2
質問者

補足

少しずつですが、見えてきたような気がします。 ----------- 同じ装置の中でも、こちらの回路とあちらの回路の基準が違っていてはこちらの回路(一段目)では10Vなのに、あちらの回路(二段目)に行ってみた所8Vであったでは、設計も実際も不便で仕方ありません。 その様な事がない様に、基準は一つにしたいわけです。 それが基準電位を与えるためのアースです。 ここが0Vとしますよと言う約束ですから、地球につながなくとも良い訳です。 ------------ この部分ですが、Aの方が10Vでした。Bの方が8Vでした。 それらのアース線をつなぐと基準電位が等しくなるのはなぜですか。 そこを(相対的に?)0Vと考えると言うことでいいのでしょうか。 また、10Vと8Vだったとしてどちらが基準になるのでしょうか。

noname#84191
noname#84191
回答No.5

3 です。 プラス側をアースにはどの様にか、との事ですが、 逆に質問です。 マイナス側をアースにするにはどの様にしていますか? あるいはどの様にしていると、イメージされましたか?

elec2
質問者

補足

たぶん、今までにそういうことをしたことがないと思います。 冷蔵庫や洗濯機が緑色の線でアースされているというのは知っています。 しかし、電池で動く時計や電卓等はそういうものはありません。 回路図とかでアースの記号をみたりはしたことがありますが、結局それを 冷蔵庫とかのように地中に埋めてあるわけではないと思いますし。 こんな感じで思っています。

  • mtaka2
  • ベストアンサー率73% (867/1179)
回答No.4

平地に二つの池があり、その池の水位の差が10cmあるとします。 (これが電位の差=電圧に対応。水位の高い池側がプラス極、低い池側がマイナス極で、水位差10cm=電圧10V) 水位の低い池の水面を基準0cm(マイナス極=0V)として考えると、 水位の高い池の水位は10cm(+10V)になります。 二つの池の間を水路でつなぐと、水位の高い側から低い側に水が流れます。 水路の上側では水位は10cmですが、水が水路を流れる間に水位は下がっていき、 水路の下側での水位は0cm(低い側の池の水位と同じ)になります。 この水位の変化が、抵抗での電圧降下に対応します。 > どうして電圧が下がるの? 「抵抗で電圧が下がる」という表現は結果論です 「水位の高いところと低いところを水路で繋ぐと、水路の中で水位が下がっていく」ように 「電位の高いところと低いところを抵抗で繋ぐと、抵抗の中で電位が下がっていく」のです。 「電位の差がある所を抵抗で繋いだのだから、抵抗の両端で電位が違うのはあたりまえ」ってことです。 さて、このまま水路をつないだままにすると、水がどんどん流れていって、そのうち池の間の水位の差はなくなってしまうでしょう。 水路を水が流れ続けるようにするためには、水位の低い池から高い池の方に、水をポンプでくみ上げる必要があります。 電気回路でも同じことが言えて、抵抗の両端の電位の差がなくならないようにするには、電位の高い低いを維持するために 電子をくみ上げ続ける必要があります。その役目をするのが、電池です。 > その後電子はどうなるの、 電池が電子をくみ上げ続けています。 水の例での池の存在の様な「電子を蓄えることができる」ものとして「コンデンサ」という電気部品も存在しますが、 電気回路での電子の流れはあっという間というか、大量に電子を蓄えるのは困難です。 そのため、「電子の貯まったコンデンサ」に電球を繋いでも、「一瞬光って、それで蓄えてる電子を全部使い切ってしまう」ことになります。 基本的に、電池などの「ポンプ」を使って電子をくみ上げ続けないと、電気回路は動作しません。 > 電子の流れがエネルギーを持っているということになるのでしょうか? 電気のエネルギーとか水の位置エネルギーといったものは「ポテンシャルエネルギー」と呼ばれます。 このポテンシャルエネルギーというのは相対的なものです。 電位や水位の差から、電子や水が流れることで、エネルギーを取り出せます。 水と水車の例でいうならば、 ・水位の高い所にある水は、「高い所にある」ことそのものが「高いエネルギーを持っている」ことを意味します。 ・この「水」からエネルギーを取り出すには、高い所から低いところに水を流す必要があります。(高さの差がなければ、水はどこにも流れません) ・水の流れるところに水車をおけば、水車が回るという形でエネルギーを取り出せます。 「水の持っているポテンシャルエネルギー」が、「水位の差があるところを水が流れる」という「水の流れ」を媒介することで、「水車を回す」エネルギーの源になっているのです。 同じように、「電子が持っているの持つポテンシャルエネルギー」が、「電位の差があるところを電子が流れる」という「電子の流れ」を媒介することで、「電球を光らせる」エネルギーの源になっているのです。

elec2
質問者

補足

基本的に、電池などの「ポンプ」を使って電子をくみ上げ続けないと、電気回路は動作しません。 これは3番さんの回答にある、電池が存在するだけでは電圧はかかっていない、ということと組み合わせて考えると、「回路がつながるまではポンプは稼動しない」というふうに考えていいのでしょうか。

noname#84191
noname#84191
回答No.3

>>回路が切れていても例えば乾電池のプラス側は1.5Vの電圧がかかっていて、電池のマイナス側は0V(アースという?)アースとマイナスのつながりもよくわかりませんが・ 回路がきれている・・・とは電池が単体である(商品として並べてあるなど)と言う事と同じです。 その時、プラス側は1.5Vの電圧がかかっていて・・・とありますが、本当にそうでしょうか? 実は、その状態では電圧がかかってはいません・・・え!!ですよね。 プラス側は1.5Vと思い込んでいるだけです。 何を言っている、テスターで計れば1.5Vが出ているではないか?? と言うのは詭弁です。 テスター(電圧計)で計る場合、電池のナイナス側にはテスターのマイナスリード(黒の場合が多い)を接触し、プラス側にはプラスのリード(赤が多い)を接触させます。 単体の時と、電圧を測る時の、違い分かりましたか??? 電圧を測定する場合はもう条件が変っているのです。 極僅かですが、電流をテスター(電圧計・計器)に流す事によって、テスターの内部あるコイルなどに働く力(トルク)を物理的に見える様にしているのです。(アナログ計器の場合で説明しました) また、プラス1.5Vと言うのは、マイナス極を基準とした電位差の事を言っています。 所謂、基準と言うものがなければ、電圧と言うものは現れてこないのです。 もちろん、電池のプラス側は1.5Vと言っても間違いではないです。 が、それらは、先ほどの基準からの電位差が1.5Vと言う事を経験で知っているからに過ぎません。 別の言い方をすれば、見かけ上の電圧とも言う事が出来ます。 普段は、これらの理屈は省略してプラス側は1.5Vと言っていると言う事です。 また、電池の内部では、化学作用によって電位を持ち上げる事のできる能力はありますし、材料の組み合わせによって、取り出せる電圧や容量(流せる電流の大きさ)が替わります。 能力としては1.5Vの電圧を発生させる事は出来るともいえます。 その電圧を表出させるためには回路を作らなければならないと言う事です。 くどい説明でしたか? マイナスとアースについて・・ アースと言うか接地でしょうか・・には、大きく分けて二つの役割があります。 (電気の仕事に携わっていても、この区別がついていない人が多いのですよ) 一つは、保安の為の接地です。 漏電などした時に、人間などが感電しないためですね。 もう一つは、基準電位を与えるための接地です。 質問者さんが良く分からないと言っているのはこちらです。 教室などで、電池を使っての実験の場合、殆どマイナス側を接地などしなくとも影響が出ることはないでしょう。 が、一寸精密な測定を行おうとすると、接地をした方が基準が安定します。 何しろ、地球と言う、最高の導体に接続する訳ですから・・・ (詳しくは専門的になりすぎるので省略です。) アースとマイナス・・・アースはマイナスとは限りません!! 一番身近な例では、電話の交換機はプラス側アースです。 交換機など見たことないよ・・・でしょうが、プラス側アースも沢山あると言う事です。 何故プラスがアースか・・・これも、奥が深いです・・・で、今回はこれまた触れません。 先ほど、保安の為の接地と基準電位のための接地と言いましたが、現実には両方を共有している事が殆どです。 で、現場ではごちゃ混ぜに見えても仕方が無い事かも知れません。 大抵は同じ接地極に接続している事が多いですからね。 しかし、自分の中では、この場合は保安の接地、これは基準電位を与えるためと、しっかり区別をしておく必要はあるでしょう。 話が前後しますが、 プラス側をアースした場合、プラス側が0Vとなります。 で、マイナス側は当然の事ですが、マイナス○○ボルトとなります。 電池一個を1使用して、プラス極側をアースすれば、プラス極が基準でOV マイナス極側はマイナス1.5Vと言う事です・・・

elec2
質問者

補足

ありがとうございます。 なんとなく見えてきたような気がします。 +側をアースにするというのは具体的にどのようなつなぎ方になるのでしょうか。 もうひとつの疑問の「電流は電子の流れ、それで電球が光る、その後電子はどうなるの、どうして電圧が下がるの?」こちらも何かわかりやすいたとえとかあれば教えてください。

  • mtaka2
  • ベストアンサー率73% (867/1179)
回答No.2

水とのアナロジーで電気を理解しようとする場合、 「電圧」は「水圧」ではなくて「水位」(水の高さ)と考えた方がわかりやすいかと思います。 電圧の高い低い=水位の高い低い 電気の配線=水路で、抵抗は水の流れにくさに対応します。 抵抗が小さい=水が流れやすい太い水路 抵抗が大きい=水が流れにくい細い水路 水位の高い所と低いところを水路で繋げば、水は高いところから低いところに流れます。 電池はポンプみたいなもので、水を低いところから高いところへくみ上げます。 水の流れるところに水車を置けば、水の流れる力で水車を回すことができます。 でも、「水車を回させても水がなくなるわけではない」です。 電気の流れるところに電球を置けば、電気の流れる力で電球を光らせることができます。 でも、「電球を光らせても電子がなくなるわけではない」のです。

elec2
質問者

補足

と言うことは、電子の流れがエネルギーを持っているということになるのでしょうか? 電圧を水位ととらえるとアースと水位の関係はどのようなとらえ方ができるのでしょうか。 例えば、10Vとの直流とー10Vの直流とアースの関係です。

  • okormazd
  • ベストアンサー率50% (1224/2412)
回答No.1

>水は使った(流した)分はなくなる 本当になくなりますか。 「質量保存の法則」を打ち破る大発見ですぞ!!

elec2
質問者

お礼

そのとおりですね。 なくなりませんね。 失礼しました。

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    すみません誰か教えて頂けませんでしょうか? 電気回路の本で勉強しているのですが、電圧降下で理解できないところがあるので、 教えて頂けませんでしょうか? まず、抵抗が直列に接続した回路があります。抵抗R1が1Ω、抵抗R2が2Ω、抵抗R3が3Ω 電源電圧が12Vで電流2A流した場合。 R1の端子電圧がオームの法則より2V R2が4V、R3が6Vになり、抵抗ごとに電圧が降下すると言うのも理解できたのですが、本には 「回路中の電圧降下を合計すると電源電圧になります。」と書いてあります。 確かに電源電圧12Vで計算した電圧が 2+4+6=12になるのでわかるのですが、 もし、この回路にすべて1Ωの抵抗を直列に接続したら 2+2+2=6 で 回路中の電圧降下を合計すると電源電圧になるというのが成り立たなくなるのでは ないのでしょうか? この、回路中の電圧降下を合計すると電源電圧になるとはどのような意味か教えて頂けないでしょうか。 分かりずらい説明ですみませんが、宜しくお願いします。

  • 電圧降下

    電球と10オームの抵抗を直列に接続し8.0Vの電池に接続したとき、回路にIアンペアの電流がながれるとすると、10オームの抵抗における電圧降下が10Iボルトだから、電球に加わる電圧VはV=8.0-10Iボルトになるそうです。 抵抗で10I減るから抵抗に辿り着くまでは8.0ボルトになるのですか?抵抗の電圧+電球の電圧=8.0ボルトだから変だなぁと思ったのですが。 また、抵抗―電球の順番だと納得できるのですが、「直列に接続」としか書いていないので電球―抵抗の順番につないでても電圧Vは同じなのでしょうか?

  • 直列つなぎ 並列つなぎ

    電池と豆電球の直列、並列、理解しているか自信ないので教えてください。 回路0 (これを基準として、それ以降の回路と比較)  電池1個、豆電球1個の回路があり、次のとおりとします。 ・電圧1V ・電流1A  (だから豆電球の電気抵抗1Ω、電力1W) ・電池は豆電球をつけてから、常に一定の電圧で一定の電流を流し続け、一定時間後、電池切れになり、突然0Vになるとする。その他、難しいことは考えない。 回路1(電池1個に2個の豆電球を直列につなげる) ・電圧1V ・回路の抵抗2Ω だから、 ・電流0.5A ・消費電力0.5W Q1 上記計算であってます? Q2 電池の持ち時間は倍になる? Q3 豆電球の明るさ全部は半分になり、それを2個の豆電球で分け合うため、豆電球1個の明るさは4分の1なるということ? 回路2(電池1個に2個の豆電球を並列でつなげる) ・電圧1V ・抵抗1Ω ・合流している回路の電流2A ・消費電力2W Q4 上記計算であってます? Q5 電池の持ち時間は2分の1になる? Q6 豆電球の明るさ全部は2倍になり、それを2個の豆電球で分け合うため、豆電球1個の明るさは1倍なるということ? 回路3(電池2個を並列にして、1個の豆電球をつなげる) ・電圧1V ・抵抗1Ω ・豆電球に流れる電流1A ・消費電力1W Q7 上記計算であってます? Q8 電池の持ち時間は1Wの負担を2個で分けるから2倍になる? Q9 豆電球の明るさは同じということ? 回路4(電池2個を直列にして、1個の豆電球をつなげる) ・電圧2V ・抵抗1Ω ・豆電球に流れる電流2A ・消費電力4W Q10 上記計算であってます? Q11 電池の持ち時間は4wの負担を2個で分けあうから半分になる? Q12 豆電球の明るさは4倍ということ? 回路5 (電池1個だけ) ・電圧1V ・空気の電気抵抗∞Ω Q13 理論上は、電流0A、電力0W、電池の持ち時間は∞、でいい? Q14 同じ電池の回路なら、電気抵抗の大きい抵抗が入っている方が、電流の流れを抑えられるため、長持ちするということ?抵抗が大きいと、損失が大きくて早く電池が消耗するイメージがあったので。 回路6 (電池1個の両局を、銅線でショートさせる) ・電圧1V ・銅線の電気抵抗0Ω(超電導) Q15 流れる電流は∞A、電池の持ち時間は0、でいい?

  • 抵抗だけを使ってDC電源の電流値と電圧値を変えたい

    3.3V1.5A電源を3.3V0.3A電源に変換するやり方 → 11Ωの抵抗を使う。(この抵抗値を求める計算には1.5Aという値は使われない) それを更に2.3V0.3A電源に変換したい場合 → 0.3A時に3.3333Ωの抵抗を使うと1Vを消費させられる。 ・・・このやり方だと2つの抵抗を使うだけで電流値と電圧値の両方をコントロールできるという事になりますが。 つまり、2つの抵抗を直列で繋ぎ、抵抗と抵抗の中間部分から接点を取ると2.3V0.3A電源を取れるという事ですか? つまり、このやり方の場合、抵抗の性質である電流調整と分圧を同時にこなすという体裁になるという事ですか。 このやり方は理屈上、正しいですか? 抵抗の比重: 11Ω : 3.3333Ω = 3.3 : 1 = 1 : 0.3030 1 - 0.303 = 0.697 3.3V × 0.697 = 2.3V 1つ解せない事があるのでが、 抵抗を使うと電圧降下が可能で、降下させる電圧は 電流(アンペア)×抵抗値(オーム)=電圧(ボルト) で求められるという事ですが、 上記の例で言うと 0.3A×11Ω = 3.3V となり、抵抗だけで全Vを消費してしまう計算になるのでは? 辻褄が合わない気がするのですが、どのように理解すれば良いですか? 例えば 1A2Ωだと2Vを消費(つまり電圧を2V下げられる)。 1A7Ωだと7Vを消費(つまり電圧を7V下げられる)。 という事ですが、でも、3.3V1.5A電源を3.3V0.3A電源に変換する為に11Ωの抵抗を使うという場合、電圧は下がらず電流だけを下げられるんですよね? 抵抗というのは電圧に関しては分圧する性質しかないので抵抗の両端から電気を取ると結局電圧は下がっていないという話じゃないのですか? それに、 “それを更に2.3V0.3A電源に変換したい場合 0.3A時に3.3333Ωの抵抗を使うと1Vを消費させられる。” という部分で、2個目の抵抗を使った時点で更に電流の低下が発生して0.3A未満の電流になってしまわないですか?

  • 電圧降下により、LEDにかかる電圧はほぼゼロ?

    電子工作初心者です。勉強のため本を読んでいるのですが、 フォトダイオードを使った「暗くなったらLEDが点灯する」という回路を読んでいるのですが、よく分かりません。 明るいとき、左にあるフォトダイオードから電流が流れ、npn型トランジスタに電流が流れるのは分かるのですが、 右下のLEDには電流は流れないんでしょうか? 本の説明では「(抵抗)Rcの電圧降下によりLEDにかかる電圧はほぼゼロ」とあるのですが、自分の直感ではLEDにも電圧はかかると思うので電流も流れるように思えます(そして直感的にはLEDが光るようにも思えますが、実際はそうでないのでしょうけども……) 電源電圧Vccは6Vなのですが、6Vの電圧降下がこの抵抗Rcで起こるの、ということでしょうか? なんだからよく分かりません。 詳しい方、よろしくおねがいします。 必要かは分かりませんが Vcc = 6V LEDに流す予定の電流20mA LEDの電圧降下2.1V 抵抗Rc 195Ω フォトダイオード(S9648-100)は100luxの光で0.26mAの電流を流す

  • 電圧と電流と抵抗について

    子供と電池と豆電球を使って遊んでいて、ふ、と疑問に思ったのですが・・・ 1.5Vの乾電池を2個直列につなぎ、100Ωの抵抗を入れて豆電球を繋いだとします。 この場合、豆電球に流れる電流は 3(V)/100(Ω)=0.03(A)=30mA となることは理解できます(多分・・・そもそもこれからして合ってます?(^^;) では、同様に1.5Vの乾電池を2個直列につなぎ、「抵抗を入れずに」豆電球を繋いだ場合、豆電球に流れる電流はどれだけになるのでしょう? 3(V)/0(Ω)・・・ 0 divide error・・・ 厳密には電線の抵抗値が0ではない、というのは理解していますが、理論的に、電線の抵抗値が0だと仮定した場合どのような計算をするのでしょうか?

  • 電圧と電流

    仕事で基板の修理をしています。まだ初心者なのでよく分からないことが多くあります。 一番気になるのが、電子回路において電圧がかかるということと電流が流れるということが違う?ということです。 ある部品に電圧がかかる(電位差が生じる)と必ずしも電流が流れるわけではないのですよね? 例えば、24V - GND間(DC)に抵抗とコンデンサーが並列に繋がっているとしたら、抵抗には電流が流れるが、 コンデンサーには電流は流れませんよね?でも、両者とも24Vの電圧はかかっている。。 つまり、どんな時に電流が流れてどんな時に電流が流れないのかがよく分からないんです。 どなたが教えていただけませんでしょうか?