車のアースについて

質問

自動車の電気は、ボディー（ボディーアース）から太めの短い銅線を通ってバッテリーのマイナス端子につながっていると思います。

この銅線の中間に例えば電球などの負荷を取り付けると光るんでしょうか？

ボディー自体がそもそもマイナスなので、どうなるんだろうと悩んでます。実際試すのも何かが故障するんじゃないかと怖くてできません。

回答No.16

likipon · ベストアンサー

#10 #15です. #15補足です.

>でもセルモーターを回すとどうしてルームランプが暗くなるのかわかりません。

では具体的に計算してみましょう.
まず, #10で質問者さんの示された

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・バッテリー電圧が１２V
・自動車の各種電装品の合成抵抗が１Ω
・ボディーとマイナス端子間に取り付けた電球が３Ω

例えば上記の回路でいくと、
１Ω＋３Ω＝４Ω（合成抵抗）
１２V÷４Ω＝３A
回路全体には３A流れることがわかります。

なので、
自動車の各種電装品には１Ω×３A＝３V
電球には３Ω×３A＝9Vかかることがわかります。
-----

このとき, ルームランプが18Ωだとすれば, 9V加わっているのだから
0.5Aルームランプに流れます.

さて, ここでセルモータを回すとします.
セルモータは電流をたくさん要する(=抵抗値が低い)ので,
モータ回している間は電装品の合成抵抗が0.1Ωになるとします.

とすると, バッテリとボディ間に付けた電球が3Ωだから,
電球には11.6V, 電装品 (モータ含む) には0.4Vしか加わらなくなります.
セルモータは当然まわりませんが, ルームランプに流れる電流は
0.4V / 18Ω = 0.02A
となり, 電流がほとんど流れなくなります.

セルモータの例は極端ですが, そうでなくとも各機器の消費電力が変動すると,
それに併せて加わる電圧自体が変動してしまいます.
これが電源に抵抗が入るとよろしくない理由です.

なお, この話題は「電池の内部抵抗」(電池自身が持っている抵抗) が
回路にどう影響をおよぼすかという話しに繋がるので有益です.
暇があったら考えてみてね.

お礼

非常に親切な回答まことにありがとうございます。

＞これが電源に抵抗が入るとよろしくない理由です
つまり後付けで何か電装品を取り付ける場合、並列で入れないと各電装品に悪影響が出るということですね。

いい勉強になりました。
バッテリの内部抵抗というのは、バッテリの劣化で上昇するのかなと推測しますが、内部抵抗が上昇したバッテリーというのは、ボディーとバッテリマイナス端子間に電球を取り付けた状態に相当するということですよね？

あとひとつ、ここが理解できません。

＞このとき, ルームランプが18Ωだとすれば, 9V加わっているのだから
0.5Aルームランプに流れます.

18Ωのルームランプは、各種電装品に含まれるひとつですよね？
9Vじゃなくて、3V加わるなら理解できるんですが。

回答No.17

likipon

#16です.
>9Vじゃなくて、3V加わるなら理解できるんですが。
ごめんなさい, おっしゃるとおりです.
取り違えました...

>バッテリの内部抵抗というのは、バッテリの劣化で上昇するのかなと推測しますが、内部抵抗が上昇したバッテリーというのは、ボディーとバッテリマイナス端子間に電球を取り付けた状態に相当するということですよね？

そのとおりです.
このへんがわかるようになると,
Q. 高電圧を使う健康器具でなぜ感電しないのか?
A. 高電圧だけど低電流だから
というありがちな誤解がナンセンスだとわかるようになります.

お礼

ありがとうございます。
これで自分の当初の質問はすべて理解できました！

＞A. 高電圧だけど低電流だから。

悲しいですが、これは全然わかりません（苦笑）
高電圧の健康器具というのは、例えばお腹に装着するアブトロニックが漏電したらの話ですよね？
（いや、アブトロニックはおなかに電気を流すものだから、漏電うんぬんの話ではないか・・・）

内部抵抗の話とどう結びつくのかわかりません。

自分もナンセンスな考え方をもつ一人のようです（泣）

回答No.15

likipon

#10です.
おっしゃる通りです.

電装品の合成抵抗が0であるときに電球に最大の電流が流れるが,
それでも電球を直接繋いだ時と一緒 (=それ以上に流れることはない)

念のため, それだけ指摘しておきたかった.

なお, 装置類は動作状態によって流れる電流が変わります.
(抵抗が増減してみえる)
なので単純な抵抗分圧計算だけだとうまくいきません.

(たとえば, ルームランプだけなら普段より少しくらめにつくはずですが,
セルモータを回そうとした瞬間ルームランプは真っ暗になるでしょう)

お礼

補足ありがとうございます。

最後の所
＞たとえば, ルームランプだけなら普段より少しくらめにつくはずですが,セルモータを回そうとした瞬間ルームランプは真っ暗になるでしょう

恐縮ながら理解力不足でいまいちどういうことかわかりません。

ルームランプが暗くなるのはわかります。
１２Vバッテリーの電圧が、ルームランプと、ボディーとバッテリマイナス端子間に取り付けた電球に分圧されるからですよね？

でもセルモーターを回すとどうしてルームランプが暗くなるのかわかりません。

まさにここが、likiponさんのおっしゃる、単純な計算ではだせないということなのでしょうか？

ご教示いただければ幸いです。

回答No.14

noname#215107

失礼しました。
「＾」は「べき乗」の記号です。１０＾２は１０の２乗、
１０＾３は１０の３乗だと思ってください。

お礼

「＾」は、今までも目にすることがあり、気になっていました。
わかってスッキリしました。ありがとうございます。

公式についても理解できました。
今度実計測してみたいと思います。

回答No.13

yamame17gou

追伸：アイディア、疑問等、即、試してみる習慣が効果的。
今回の例のように電球、ニクロム線ヒーターの小片を回路中に挿入し、実際の状態を経験、質問文が目に留まる分けです。
車に限らず、電気一般に共通するセンスです。
ご興味がお有りの様で、今一つ前進してみて下さい。

お礼

即行動に移せるればいいんですが、腰がやけに重いです・・・（笑）
すぐ行動に移せる人間になれるよう、自分に鞭打ってがんばっていきたいと思います。

ありがとうございました！

回答No.12

yamame17gou

「実際…」実際にそうなんです。
その様に変に難しがった思考をすることが多く散見され、理解を停滞させている方が多く残念に思います。
回路を書いて、または机上で同様相似回路でテスト等やってみれば、より効果的。
そうなって無い時に、原因追求をします。
実務においても、この姿勢、思考で立ち向かいます。

お礼

ご指摘ありがとうございます。

確かに自分は難しく考えがちで、簡単なことも答えが導けないことが多くあるように思います。

これから物事を考える上での参考になりました。
ありがとうございました。

回答No.11

noname#215107

>車載電装品取り付けすぎにより、電装品の合成抵抗が０に近い
>それすなわち、
>電装品が存在していない状態であるということでしょうか？

そうですね。電装品の代わりに、導線で短絡させている状態に近いともいえます。
常識的な電装品の装着では、そのようなことはありません。
Ｎｏ．９さんが簡潔に回答されている通りです。

＞実際自動車の全電装品の合成抵抗っていくらくらいなのでしょうか？
合成抵抗は、電装品の動作フェーズによって、異なります。
単純に考えることは出来ませんが、複数の電装品の合成抵抗は、合計の消費電力を知る必要があります。
仮に電源電圧が１２Ｖで、電装品の合計消費電力が１０Ｗだとしたら、Ｒ＝Ｅ＾２/Ｐということで、１２＾２/１０＝約14.4Ωとなります。

お礼

ご回答ありがとうございます。

自動車の設計において、電装品の装着は合成抵抗が低くなりすぎない程度に抑えているということが理解できました。

しかしいったい合成抵抗が何Ωの時に短絡に近い状態と言えるのでしょうか？抵抗が１Ω切ったくらいからでしょうか？

またまた疑問が・・・・。

最後の式は知識不足でさっぱりわかりませんでした
（＾　←これとか・・・）

使用中の合成抵抗は、現実的にテスターを当てて測定できないので、
代わりに消費電力で算出できるということでよろしいのでしょうか？

そして消費電力Wの求め方は、
回路を流れる電流を電流計測器で測定した値×１２V（バッテリ電圧）
で合ってますでしょうか？

ご回答いただければ幸いです。

回答No.10

likipon

いくつか間違い回答が散見されるので念のため...

ボディー自体はマイナスではありません.
バッテリーのマイナス極に直接繋げてあるので, ボディーも
マイナス極となっているだけです.

もしボディーとバッテリーの間に電球などの負荷をとりつけると,
車の電装品全部と電球の直列回路となります.

つまり, 12Vのバッテリーで電球に流れる以上の電流は
車に供給されなくなります.

当然, セルモーターは回らないからエンジンはかからないし,
各電球類も弱々しくしかつかないはずです.

お礼

ご回答ありがとうございます。
ボディーはバッテリーマイナス端子に接続されている時に限り、ボディーアースだということは理解できました！

＞つまり, 12Vのバッテリーで電球に流れる以上の電流は
車に供給されなくなります。についてひとつ確認させてください。

・バッテリー電圧が１２V
・自動車の各種電装品の合成抵抗が１Ω
・ボディーとマイナス端子間に取り付けた電球が３Ω

例えば上記の回路でいくと、
１Ω＋３Ω＝４Ω（合成抵抗）
１２V÷４Ω＝３A
回路全体には３A流れることがわかります。

なので、
自動車の各種電装品には１Ω×３A＝３V
電球には３Ω×３A＝9Vかかることがわかります。

なので自動車の各種電装品は３V×３A＝９Wの仕事をし、
電球は９V×３A＝２７Wの仕事をする。

しかし、電球を取り付けていない場合で考えると、
自動車の各種電装品（1Ω）は１２V×１２A＝１４４Wの仕事をする。

また、１２Vバッテリーに前述の電球（３Ω）だけが取り付いてる回路だと、電球は１２V×４Aで４８Wの仕事をする。

つまり、likiponさんのおっしゃる、
＞当然, セルモーターは回らないからエンジンはかからないし,
各電球類も弱々しくしかつかないはずです.

となる。
であってますでしょうか？

長々とすいません。

回答No.9

yamame17gou

取り付けられている他の負荷と直列になる。
例えばルームランプだけ点灯するモードで同じ電球を入れれば各々にバッテリー電圧の半分が分圧されて点灯します。
理科で習った原理。

お礼

ご回答ありがとうございます。

単純な話だということが理解できてきました！
（実際試したらどうかわかりませんが）

回答No.8

noname#215107

No.５さんの回答にある電球が光ってしまう状況ですと、もし電球が入っていないと、一瞬でヒューズが飛んでしまうような状態ですね（車載電装品取り付けすぎ）。
電装品の合成抵抗が０に近く、電球が無ければ、大電流が流れてしまい、もしヒューズが無ければ火災につながるようなありえない状況です。

ボディーとバッテリーのマイナス端子間に電球が入っていて、もしそれを光らせたいのなら、バッテリーのプラス端子をボディーに接続させれば光るでしょう。
電源マイナス-------電球-------ボディー-----電源プラス　
という単純な回路を作ればいいのですから。

お礼

ご回答ありがとうございます。

車載電装品取り付けすぎにより、電装品の合成抵抗が０に近い
それすなわち、
電装品が存在していない状態であるということでしょうか？

だから、ボディーとバッテリーのマイナス端子間の電球が入っていなければ、ショートを起こすような状態だということでよろしいでしょうか？

実際自動車の全電装品の合成抵抗っていくらくらいなのでしょうか？
疑問がつきません・・・

回答No.7

gonbee774

権兵衛です。

＞何かのスイッチがONの状態でないと流れないように思うのですが、このあたりについてまだ理解できません・・・・

キーがオフであれば、流れる電流はごく僅かです（マイクロプロセッサの動作でミリアンペアオーダー？）。
ANo.3の言われる『イニシャライズされる』というのは、このとき流れている電流により保持される情報です。
ようするに『バッテリーがあがった』状態と一緒なのですが、私の十数年前の経験では、ラジオのプリセット選局と時計でしたね。

セルを回したり、ヘッドライトをつけると、アンペアオーダーの電流が流れます。

＞それと
＞＞バッテリから放電するとき、充電するときで電流の向きも変わります。

いままではバッテリーから放電するケースですが、エンジンがかかると今度はエンジンの回転を利用した発電機によりバッテリーの充電を行います。
よって電流の向きが反転します。
＃ここらへんはもっと複雑な制御があるのかも判りませんが、基本的には上記の考えでいいかと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。

なるほど理解できました。
キーオフで流れてる微電流で保持をしていない情報は消えないんですね！
ファミコンのカセットのセーブデータみたいなものですね。

＞バッテリから放電するとき、充電するときで電流の向きも変わります。
これについても理解できました。
この実験のためにキーをONして、エンジンを回した場合、電流が逆に流れるということですね。

すごく恥ずかしい質問のような気がするんですが、逆に電気が流れたら、電球は光るんでしょうか・・・・？
逆向きには流れないとか・・・