電圧値の考え方

質問

当方、理系の大学をでて今技術系の仕事をしているのですが、
こういった人間が人には恥ずかしく聞けない質問がありますのですみませんが、ご回答をお願いできないでしょか？

1.5Vの乾電池１つに豆電球をつなげ点灯させるとします。このとき豆電球の付け根の２箇所はそれぞれ何Vでしょうか？
（乾電池接続のプラス側は1.5V、マイナス側は0Vであっていますか？）
では、次の質問ですが、豆電球でなく1Ωの抵抗を乾電池につなげショートさせた場合この抵抗のそれぞれの付け根の２箇所は何Vになりますか？
また、追加質問で直列に1Ωの抵抗を2段つなげるとします。
ならば、乾電池＋　---- 抵抗A　----　抵抗B　　----　乾電池－　と
続きますが、電圧値は、　
　乾電池＋　---- 抵抗A　の間
　抵抗A　----　抵抗B　の間
　抵抗B　　----　乾電池－　の間
それぞれ何Vでしょうか？

できれば計算式も含めご回答をよろしくお願いいたします。

回答No.7

himara-hus · ベストアンサー

色々書くとかえって混乱しているようなので、答えだけ書きますね。
まず前提として、電流が流れることによる乾電池の電圧ドロップが無いこととして回答します。

＞1.5Vの乾電池１つに豆電球をつなげ点灯させるとします。このとき豆電球の付け根の２箇所はそれぞれ何Vでしょうか？
（乾電池接続のプラス側は1.5V、マイナス側は0Vであっていますか？）

　マイナス側を０Vと基準を取るとあっています。

＞では、次の質問ですが、豆電球でなく1Ωの抵抗を乾電池につなげショートさせた場合この抵抗のそれぞれの付け根の２箇所は何Vになりますか？

　豆電球と同じで、上記と同じです。

＞ならば、乾電池＋　---- 抵抗A　----　抵抗B　　----　乾電池－　と
＞続きますが、電圧値は、それぞれ何Vでしょうか？

　多分、乾電池のマイナス側を０Ｖとした電位(電圧）を聞いているものとして回答します。また、抵抗Ａと抵抗Ｂの抵抗値は等しいものとします。

＞　乾電池＋　---- 抵抗A　の間

　　１．５Ｖ

＞　抵抗A　----　抵抗B　の間

　　０．７５Ｖ
　（＞できれば計算式も含めご回答をよろしくお願いいたします。）
　　同じ抵抗で電圧が分割されますから１．５Ｖの１／２になります。
　　先の回答にあるように、オームの法則が基本にあります。

＞　抵抗B　　----　乾電池－　の間

　　０Ｖ

但し、実際は豆電球や１Ωの抵抗では、非常に大きな電流が流れますので（１．５Ｖ、１Ωで１．５Ａ）、乾電池は内部抵抗を持っているため、最初の出口（＋）のところが、１．５Ｖとはならず、かなり低い値になりますし、電池がすぐにへたり、どんどん電圧が下がります。
　また、乾電池自体もかなりの発熱をしますから、危険です。

お礼

ご回答ありがとうございました。
これが、当方知りたかった、回答です。
質問内容について回答者の方からいろいろいわれましたが、
よくわかり、非常にたすかりました。
しかし、回答者の中で２名ほど間違った回答をされていますが、
本問題はやはり簡単ではないということでしょうか？
とにかくありがとうございました。

回答No.6

info22

最初に
電位＝地球の大地や部屋のアース電位や基準にした電極を基準（0[V]）にした時の各電極の電位の値
電圧(電位差と同じ)＝2つの電極の片方を基準電位にした時の他方の電位

どちらの単位も[V]（ボルト）です。

乾電池の一個の電極間の電圧（電位差）は1.5[V]
どちらの電極の電位を基準（グランド電位）0[V]に選ぶかで、他の電極の電位は＋1.5[V]になったり、-1.5[V]になったりします。

>1.5Vの乾電池１つに豆電球をつなげ点灯させるとします。このとき豆電球の付け根の２箇所はそれぞれ何Vでしょうか？
－電極を基準電位（0[V]）にとった場合、豆電球の電極の「乾電池の－電極」に繋いだ方は0[V],「乾電池の＋電極」に繋いだ方は1.5[V]になります。

＞（乾電池接続のプラス側は1.5V、マイナス側は0Vであっていますか？）
マイナス側を基準電位(0[V]）とした場合は合っています。
プラス側を基準電位(0[V]）とした場合は、プラス側が0[V],マイナス側は－1.5[V]となります。

＞1Ωの抵抗を乾電池につなげショートさせた場合
これをシュートとは言いません。単に電池の電極間に1[Ω]の抵抗を繋いだ場合といいます。ショート（短絡）は銅線でプラス側とマイナス側を直接繋いだ場合を言います。なお、ショートすれば銅線が発熱して熱くなり、電池は消耗して使えなくなります。

＞豆電球でなく1Ωの抵抗を乾電池につなげショートさせた場合この抵抗のそれぞれの付け根の２箇所は何Vになりますか？
乾電池の電極のどちらを基準電位にするかで、2箇所の電圧は、（電池のマイナス側電極を基準にした場合）「0[V]と1.5[V]」（プラス側が1.5[V]）または(電池のプラス側電極を基準にした場合)「0[V]と－1.5[V]」（プラス側が0[V]）になります。

＞追加質問で直列に1Ωの抵抗を2段つなげるとします。
普通2段つなぐとは言いません。抵抗を２つ直列に繋ぐといいます。

＞乾電池＋　---- 抵抗A　----　抵抗B　　----　乾電池－　と
＞続きますが、電圧値は、　
乾電池のマイナス側を基準電位の0[V]とした場合には

＞　乾電池＋　---- 抵抗A　の間
1.5[V]*(1+1)[Ω]/(1+1)[Ω]=1.5[V]となる。
＞　抵抗A　----　抵抗B　の間
1.5[V]*1[Ω]/(1+1)[Ω]=0.75[V]となる。
＞　抵抗B　　----　乾電池－　の間
＞それぞれ何Vでしょうか？
1.5[V]*0[Ω]/(1+1)[Ω]=0[V]となる。

以上です。これでいいでしょうか？

回答No.5

ruto

>豆電球の付け根の２箇所はそれぞれ何Vでしょうか？
電池のマイナスを０[V]とすれば豆球の＋に繋がっている付け根は1.5V
－に繋がっている付け根は0[V]になります。
>1Ωの抵抗を乾電池につなげショートさせた場合
豆球と同じです。
>1Ωの抵抗を2段つなげるとします。
乾電池＋　---- 抵抗A　の間　0[V］
　抵抗A　----　抵抗B　の間　0[V]（接続点と電池の±からは0.75V
　　　　　　　　　　　　　　　抵抗Aの入りとBの出の場合は1.5V）
　抵抗B　　----　乾電池－　の間　0[V]
どうも電位差と電圧を混同してませんか。
（但し、電池の内部抵抗、リード線の抵抗を無視。基準点の取り方で電圧は±逆になる）

補足

ご回答ありがとうございます。
今回、「乾電池＋　---- 抵抗A　の間　0[V］」とご回答いただいております。
一つ下のNo4の回答者の方も同じ回答を出され私は、1.5Vではないのか
と指摘していますが、どちらでしょうか？
ちなみにNo6さんは私と同じ1.5Vです。
すみませんが、No4、No5の回答者の方、ご連絡をお願いいたします。

回答No.4

noname#74145

どうもご質問の趣旨が良く分からないのですが・・・・・
この質問を文面通りに解釈すると中学理科の問題なのですが、理系の大学をでて今技術系の仕事をしている方がまさかそんな事を質問なさるとも思えませんし。

私の勘違いかも知れませんが普通に解釈すると電池のマイナスが基準ですから
＞1.5Vの乾電池１つに豆電球をつなげ点灯させるとします。このとき豆電球の付け根の２箇所はそれぞれ何Vでしょうか？
・マイナス極を基準ですから1,5Ｖと０Ｖ以外には有りませんよね？
＞乾電池接続のプラス側は1.5V、マイナス側は0Vであっていますか？
・これは定義です、そうに決めたならそれで問題は有りませんし
＞豆電球でなく1Ωの抵抗を乾電池につなげショートさせた場合この抵抗のそれぞれの付け根の２箇所は何Vになりますか？
・電球と同じです
＞乾電池＋　---- 抵抗A　の間
・抵抗Ａのどちらの端子でしょうか？電池側ならゼロだし抵抗Ｂ側なら0,75Ｖですし
＞抵抗A　----　抵抗B　の間、抵抗B　　----　乾電池－　の間、それぞれ何Vでしょうか？できれば計算式も含めご回答をよろしくお願いいたします。

計算式って言ってもオームの法則
I=E/Rより抵抗ＡＢともその両端は0,75Ｖ以外に有りませんけど。
回路に流れる電流はI=1,5/(1＋1)=0,75アンペアですから抵抗の両端に発生する電圧はどちらもE=IRより0,75Ｖとなりますが・・・・

私が何か重大な勘違いをしていたらご指摘ください。

補足

理系の大学を出て本質問をし、回答者の方にいろいろ驚かせているようですが、事実です。バカですみません。
回答をいただいてますが、当方の知識不足もあり　明解にご回答の意見はいえませんがどうして、オームの法則の式を用い0.75Aを計算する必要があるのでしょうか？

>＞乾電池＋　---- 抵抗A　の間
>・抵抗Ａのどちらの端子でしょうか？電池側ならゼロだし抵抗Ｂ側なら0,75Ｖですし
の意味も分かりません。乾電池－端子を基準に考えた場合、「電池側ならゼロ」でなく1.5Vではないのでしょうか？

すみませんが、当方当初ご質問させていただいた最後の質問
「続きますが、電圧値は、　
　乾電池＋　---- 抵抗A　の間
　抵抗A　----　抵抗B　の間
　抵抗B　　----　乾電池－　の間
それぞれ何Vでしょうか？」
のご回答を明解に教えていただけないでしょうか？
けんかうっているつもりはありません。
まだ明解に回答がいただけていないようですので・・・

回答No.3

Denkigishi

理系の大学卒どころか、小中学生でも分かるようなことを、何故わざわざ質問されるのか意図が読めません。特に最初の質問は何でしょう。単純に回答するのはとても気恥ずかしく、こちらが笑われるような気がします。

乾電池の内部抵抗とか、電線の抵抗とか、電圧計の入力抵抗を意識しての予備質問なのでしょうか。そういうことでしたら、もう少し具体的な条件下でのご質問をお願いします。

まさかとは思いますが、人には恥ずかしく聞けないと書かれているのでひょっとすると本当にこのことが分からない人なのでしょうか。だとすると、ちょっと心配です。あなたのことではなく、日本の将来がです。どうか技術者の威信にかけて、ご自身の力で解決なさってください。

電気とはなにか？　実は、電気技術者の私も本当のところは分かっていません。電圧の定義もとても難しいです。どうして同電位の電池から抵抗に電流が流れるのかという難問も横たわっています。私は密かにおそらくこの質問の意図はここかなと感じているのです。大概はその辺りは分からないまま通り過ぎて、何時に間にか分かっているような顔をしているのです。子供相手なら騙せますが、大人だとそうもゆきません。そういう根本的なところに疑問をお持ちの上でのご質問でしたら、そういう表現でお願いします。

回答No.2

nrb

正確に出すならば

電池の内部抵抗　Ra
各配線の抵抗　　
が入った形になります

まあ、豆電球は困ったもので
電気を投入直後は電気抵抗は低く、電気が流れるにことによりフィラメントが温まりますので抵抗値が増えるので・・・・・

流す電流が多くなると
この問題は電池の内部抵抗及び配線の抵抗考えないと本当は駄目です

補足

ご回答ありがとうございます。
電池の内部抵抗　や　豆電球　の抵抗は　０とさせてください。
教えていただきたいのは、抵抗１Ωを使った場合、質問にある条件で
電圧はいかほどになるのか知りたいです。
下記指摘頂きました通り、指定ポイントからGND（乾電池－端子）の
電圧です。

回答No.1

unfreezer

電圧＝電位差　なので、「どこそこの電圧がいくら？」という質問は成り立ちません。
では、お尋ねの各点の電位はいくらか、ということですが・・・、こうした乾電池と配線が存在する空間の電位に依存すると思いますので、一律に求まらないと思います。
というより、実用としてある点の電位を求める必要は無く、ある点間の電位差、つまり電圧を求める必要のみがあります。

1.5Vの乾電池に豆電球をつないだ場合の豆電球の付け根の２箇所間の電位差（＝電圧）は1.5V。
1Ωの抵抗の場合も同じ。
以下は、もうお分かりになると思いますが・・・。

補足

ご回答ありがとうございます。
質問のしかたが、わるかったです。
問い合わせさせていただいたポイントとGND（乾電池－端子）との
電圧を教えていただけないでしょうか？