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電機が流れるとなぜ物が動くのか

eliyyahuuの回答

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回答No.4

「電気が流れるとなぜ物が動くのか」ですね。 モーターの原理は電磁石の原理です。 電線を筒形に巻きます。これを「コイル」と言います。 コイルに電気を流すと、磁気が発生し、コイルが一時的に磁石になります。 「電気を流すと磁石」だから「電磁石」と言います。 ここで、あなたの「右手」を出してください。 人差し指から小指までの四本を握ってください。 この四本の向きをコイルに電流が流れる方向とみなします。 このとき、あなたの右手の親指の方向が電磁石のS極になります。 これを「右手の法則」といいます。 モーターには永久磁石が固定されています。 この永久磁石のN極の近くに電磁石のS極があると、電磁石が引き付けられます。 電磁石がモーターの回転軸に付いているから、 回転軸が半回転することがイメージできるかと思います。 さて、この電磁石が永久磁石のN極に一番近づいたとき、 電磁石に流れる電気が、(+),(-)逆流するように、 あらかじめ配線しておくとします。 ここで、あなたの右手の掌を上に向けて、 再び人差し指から小指までの四本を握ってください。 この四本の向きも逆になりましたね? ここで「右手の法則」を適用すると、 このとき、あなたの右手の親指の方向が電磁石のS極になり、 小指の側がN極になります。 モーターの永久磁石のN極の近くに電磁石のN極があると、電磁石が反発します。 ここで、回転軸がさらに半回転することがイメージできるかと思います。 えっ、電磁石が永久磁石と反発するから、逆回転してしまうって? 大丈夫、回転軸には大抵、電磁石が2個以上付いているので、 各々の電磁石が、永久磁石に近づこうとするときには引き付けられるように、 永久磁石から遠ざかろうとするときには反発するように、 うまく配線されて、回転軸がちゃんと回転するようになっています。 PCの原理は複雑なので到底ここに書き切れませんが、 電気を使った一番簡単な計算機をご紹介しましょう。 用意するものは、乾電池、導線、スイッチ2個、豆電球です。 (本当に用意する必要はありません。絵を描くだけでOKです。) 乾電池、スイッチ2個、豆電球を導線で直列(並列ではありません)に繋いでください。 ここで、スイッチが「OFF」のときの状態を「0」、「ON」のときの状態を「1」 と呼ぶことにします。 さらに、豆電球が点いていないときの状態を「0」、点いているときの状態を「1」 と呼ぶことにします。 一つスイッチを「X」、もう一つのスイッチを「Y」、豆電球を「Z」と呼ぶとき、 X, Y, Zにはどのような関係がありますか? XとYの両方が「ON」のとき、すなわち「1」のとき、 豆電球が点く、すなわち「1」。 XとYのどちらか一方または両方が「OFF」のとき、すなわち「0」のとき、 豆電球が点かない、すなわち「0」になります。 表にまとめると: X, Y, Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 になりますね。 これは何かに似ていますね。掛け算です。 X* Y= Z 0* 0= 0 0* 1= 0 1* 0= 0 1* 1= 1 このような電気回路を「AND回路」と言います。 「AND回路」以外に「OR回路」、「NOT回路」があります。 豆電球の代わりに電動式スイッチを用いると、 複数の回路を組み合わせることができますね。 大雑把に言えば、 「PCは、AND回路、OR回路、NOT回路の組み合わせで成り立っている」 と言いえます。回路の数は万をはるかに超えます。 現実のPCは、電源装置、冷却器、モニタやハード・ディスクなど 「AND回路、OR回路、NOT回路」以外のもので成り立っています。 これらのことは「デジタルライフ」のカテゴリで質問してください。 「筋肉の動き」は脳や脊髄から電気的な信号が神経細胞により伝達し、 筋肉繊維が収縮することによってなされます。 詳しいことは分からないので「生物学」に詳しい方に質問してください。 「電気的な信号」と言ったのは、PCの導線に電気が通る仕組みとは違うからです。 PCの導線に電気が通るのは、金属内の電気そのものの移動で、 速さは約30万km/秒です。 神経細胞の通常状態の細胞内はイオンにより(-)に細胞外は(+)になっていますが、 神経細胞が電気的信号(刺激)を伝えるときは、 ある部分(神経細胞全体は長細い)の細胞内は(+)にその部分の細胞外は(-)に反転し、 刺激が通り過ぎると、細胞内は(-)に細胞外は(+)に戻ります。 刺激は電気そのものではなく、この電気的反転現象の移動です。 刺激の伝達速度はわずか約100m/秒です。 また、神経細胞は刺激を別の神経細胞に伝えますが、この間にわずかな隙間があります。 これをシナプスと呼び、神経伝達物質の移動によって伝わります。 物質の移動ですから、電気的なものではありません。 そのため、刺激の伝達速度よりさらに遅いです。 シナプスに到達した刺激の総和(一つの神経細胞には一般に複数の神経細胞が繋がっている) がある一定のレベルを越えると、新たに刺激が発生し、さらにこれが伝達します。 ところで、シナプスでの刺激が繰り返されると、シナプス自体が感じ易くなり、 このレベルが低くなります。 その結果、シナプスに到達する刺激が少なくても、新たな刺激が発生し易くなります。 これを「シナプス可塑性」と呼び、記憶や学習に重要な役割を持つと考えられています。 PCの電気回路は、工場で一旦作られれば、電気の流れ方が変わることはあっても、 電気回路自身が変化することは決してありません。 ところが、神経細胞は、シナプス可塑性などによって、 その繋がれ方が変わることがあるのです。 電気回路は途中で切れると故障しますが、神経細胞は、死んでも、 他の神経細胞がその役割を肩代わりすることができます。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A5%9E%E7%B5%8C%E7%B4%B0%E8%83%9E 「人間の思考」は、脳の神経細胞のネットワークの刺激のやりとりでなされている という予想がありますが、現在、さまざまなアプローチで研究中です。 「人間の思考」によって「人間の思考」が完全に理解されることはないと 私は思います。

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