電気についていくつか質問させてください

質問

こんにちわ。
電気について調べているのですが、分からないので教えてください。
電気には、電流と電圧と抵抗があることが分かりました。間違った理解があるかもしれませんが、いくつか疑問があります。

■その１
電圧の０Vは人間が勝手に決めた基準でしかなく、５Vとはその基準から5高いという意味だと理解しました。
そうすると、日本の０Vとアメリカの０Vは異なるということでしょうか？もっと言えば、新潟県の0Vと沖縄県の0Vでもパワーに差がある？

■その２
電気と言うと雷のようにバチバチしていて、人間が感電すると重傷を負うイメージがあるのですが、具体的に人が怪我をする電気エネルギーとはどのくらいの大きさなのでしょうか？
電圧は力の高低差だと理解したのですが、電圧が高いと人間に危険なのか、電流が大きいと危険なのか、よく分かりませんでした。
（例えば、1メートルの高さなら飛び降りても大丈夫だと分かりますが、これが５メートルになったら骨が折れてしまうかもしれない。そういうのが知りたいです）

■その３
電圧がエネルギーの高低だとすると、私たちの身の回りにも電圧の高いところと低いところが目にみえないけど、存在するのでしょうか？
たとえば、私の部屋の中とか学校にも差があるのですか？
そうすると、そこに電流は常に流れているのでしょうか？

よろしくお願いします！

回答No.2

kagakusuki · ベストアンサー

■その１
　｢勝手に決めた｣という表現のしかたには語弊があります。
　電圧の高い･低いを数値で表す際に、何処其処に対して何V高いのかという相対的な話をする際に、基準となる電圧の高さをもつ場所の電圧を0Vとして話を進める必要があり(電圧の基準を何処か1箇所に決めないと何々Vという数値が意味をなさなくなる)、どこを0Vと見做すのかと言いますと、一般的には回路のアース線の電圧を0Vとしており、決して
｢私は回路のここの抵抗とあの抵抗の間にある配線の電圧を0Vと決めました｣
などという好き勝手に決めて良いものではありません。
　尚、一般的にアース線は、直流回路の場合は電源である電池のマイナス極に繋がっており、商業電源等の交流の場合は地面に繋がっていますから、直流の場合は電池のマイナス極の電圧が、交流の場合は大地の電圧がそれぞれ0Vとなります。(自動車や船、飛行機などの乗り物の場合には、それらの乗り物の金属製ボディにアース線が接続されるのが一般的です)
　大地という地球の一部にアース線が繋がっていても、新潟と沖縄とアメリカでは少ないながら電圧に差が生じます。

■その２
　背の高い人と低い人では手から足までの長さが違うため当然、電気抵抗も異なり、それ故、同じ電圧でも身体に流れる電流値が異なりますし、皮下脂肪が多い人と少ない人でも電気抵抗は異なります。
　又、同一人物であつても、長靴を履いている時と裸足の場合では足を通って地面に伝わる電流の強さは異なりますし、人体において(他の組織と比べて水分量が少ないため)電気抵抗が大きい表皮の電気抵抗も、汗等で濡れている場合と
乾いている場合では、その電気抵抗は大きく異なります。
　又、同じ強さの電流が流れた場合でも、その電流が伝わる経路に心臓が有るか無いかによって、心停止の確率が全く変わってきます。
　そのため人体に電気が流れた際にどの程度のダメージがあるのかは、電圧によって直接決まるものではありません。
　詳しくは下記のサイトを参考にして下さい。

【参考URL】
一般社団法人 安全衛生マネジメント協会 >低圧電気取扱業務特別教育　教育課程 >第１章　低圧の電気に関する基礎知識 >【第１章】第１節　低圧の電気の危険性について②
https://www.aemk.or.jp/text_teiatsu/text_teiatsu1-1b.html

一般社団法人 安全衛生マネジメント協会 >低圧電気取扱業務特別教育　教育課程 >第１章　低圧の電気に関する基礎知識 >【第１章】第１節　低圧の電気の危険性について③
https://www.aemk.or.jp/text_teiatsu/text_teiatsu1-1c.html

　尚、日本の法令上の安全基準では、表皮が乾燥している状態では50V、表皮が濡れている状態では25Vを超える場合において、生命の危険が生じる恐れ(可能性)が生じ始めるとされています。

■その３
　電圧の高低は質問者様の身の回りを含むどこにでもあります。
　ですが、その2箇所の間の電気抵抗が少なければ電流が流れるものの、電流が流れる事によって電圧の差が速やかに無くなる場合もあれば、電圧の差が次々と生まれ続ける事によって電流が流れ続ける場合もありますし、2箇所の間の電気抵抗が大きすぎて電流が殆ど流れない場合もあり、場所や状況によって様々です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ぜんぜん分かっていない質問に、とても詳しく書いて頂いてありがとうございます。

電池のマイナス（０V）を、それよりも小さい電圧（ー５V）と接続することが出来た場合、そこには電流が流れてしまうという理解でいいのでしょうか。

回答No.6

Donotrely

その1
基準は勝手に決めたものですが、実際の応用では、大地の電位を使ったり、機器のシャーシを使ったり色々です。だから一致している場合もあればしていない場合もあります。ただ、パワーとは別の話なのでこの話にパワーを持ち込んではいけません。

その2
人体への危険性はたぶん、パワーによる整体組織の損傷や神経への擾乱などによると思います。またパワーは電流（ちょっと難しいけど有効分）により伝達され、一般には電流数十ｍＡで危険になると言われ、条件によっては１００Ｖでも危険な電流が流れ、それで感電死した例もあります。電圧が高いとその分大きな電流が流れますので危険性が増します。ただ、静電気の様なものは、電圧はとても高いのですが、放電するとあっという間に電圧が下がってしまい、人体には痛いと感じる以上の影響を与える例は知りません（もしかしたらショックで何らの発作を誘発する可能性は０ではないかも）。

その3
例えば、コンセントの電極間は１００ボルトとか２００ボルトの電位差があります。静電気でも起きれば数千ボルトの電位差もあります。
昔のブラウン管テレビだと数万ボルトの部位がありました。そこと部屋内のたいていの場所とも数万ボルトとの電位差があったことになります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
＞＞電圧はとても高いのですが、放電するとあっという間に電圧が下がってしまい

電圧というのは変化するものなのですか！電池のプラスマイナスが一定の電圧だと聞いていたので、もっと安定した値なのだと思っていました。

回答No.5

mimazoku_2

■その１
電位が無い状態が「０Ｖ」である。
従って、０Ｖは何処でも同じです。

■その２
電圧よりも電流が流れた状態により、度合いが違う。
電流が流れる場所が心臓なら、５０ｍＡで人間は死亡する。

■その３
。。。ＹＥＳ！。。。
それが、放電可能な電圧だと、バチッときます。
電流は、数マイクロアンペアか数ミリアンペア程度。

お礼

ご回答ありがとうございます。

回答No.4

kagakusuki

>電池のマイナス（０V）を、それよりも小さい電圧（ー５V）と接続することが出来た場合、そこには電流が流れてしまうという理解でいいのでしょうか。

　厳密な話をする場合であれば、そのように電池のマイナス極と、それよりも低い電圧の所の間を導線で繋げれば電流は流れます。
　ですが、その場合の話には注意しなければならない点があります。
　例えば、1.5Vの電池のマイナス極と9Vの電池のマイナス極との間を導線で繋げても、プラス極同士の方は繋がっていなければ電流はほぼ流れません。(マイナス極同士のみを接続しただけでは計測するのも困難なほどの極微弱な電流が一瞬間だけ流れる可能性があるだけで、実質的には流れないも同然です。尚、電圧の異なる電池のプラス極同士とマイナス極同士をそれぞれ繋げますと電圧が低い方の電池の内部に通常とは逆向きの電流が無理やり流れるため、電池が発熱したり破裂したりする危険がありますので試したりはしないで下さい)
　何故電流が流れないのかと言いますと、それは電池に表示されている電圧は、あくまでその電池のプラス極とマイナス極の間の電圧の差を、その電池のマイナス極を基準として測った場合の電圧であり、各々のマイナス極同士の電圧の差は殆ど0Vだからです。
　このように電圧の基準となる電極やアース線が異なる場合の電圧は、電圧の単純な比較では求める事が出来ませんので注意が必要です。

お礼

追加の質問にご回答いただきありがとうございました。

回答No.3

head1192

電圧は電位差と密接な関係がある。
点Aと点Bがある。
点Aの電位が１０、点Bの電位が-5だとする。
すると点Aと点Bの間（の電界）には点Aから点Bに電流を起こそうとする力が働く。
この力が電圧である。

電池の場合、点Aがプラス極、点Bがマイナス極である。
周囲には電界が生じ点Aから点Bに電流を流そうとする力（電圧）が生じる。
しかし空気の絶縁度が電圧を上回るので電流は生じない。
しかし点Aと点Bの間に導線のような良導体を繋げるとその中に電流が生じる。
その強さは電圧に準じる。

電位差がなければ電圧は０ｖとなり、その基準は日本でもアメリカでも変わらない。

電気密度の問題もあるので、電気エネルギーの人体に及ぼす影響は一概に論じられない。
コンセントの電気は100ｖでも命にかかわる。
フリースを脱いだ時のパチパチは１万ｖ程度である。

その３については電池の段落で述べた。
自然界にも存在する。
服で下敷きをこすってみるとよい。
自然界では、この種の静電気は主に水蒸気分子の摩擦によって生じる。
溜まると落雷や空中放電を起こす。
また、地球磁場に伴う電場もある。
磁場と電場は不可分だからである。

お礼

ご回答ありがとうございます。
その３について、そういえば、そうでした。静電気が起きるってことは電流が流れいて、電圧があるんですね。

回答No.1

ohkawa3

■その１
電圧の０Vは人間が勝手に決めた基準ではありません。
電圧という電流を押し出す力を表す電気量がゼロなのです。

■その２
感電は、電流の大きさに強い相関があります。
　1mA　　ピリッとした軽い衝撃
　10mA　　耐えられなくなるほどの痛み
　20mA　　けいれんを引き起こす
　50mA　　致命的

体が水に浸かっているような電流が流れやすい状態では、低い電圧でも危険な電流がながれます。乾燥している状態では、ある程度高い電圧でも流れる電流は小さく、小さな衝撃を受ける程度の感電で済む場合もあります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
「その２」についてはよく分かりました！