電位とアースの関係について

質問

電圧とは電位差であるといいます。
例えば下図のような電池があったとすると、電池Iと電池IIは同じ100Vであると思いますが、A、C、D端子を触ると感電し、B端子のみは触っても感電しないということになるのでしょうか？
また、電池IIの－端子をアルミケースあるいは地球にアースした場合、E、G端子の電位は100Vに、F、H端子の電位は0VになりFH端子またはアルミケースを触っても感電しくなるというのでしょうか？
なかなか理解できません。よろしくお願いします。

回答No.2

graycat000 · ベストアンサー

>例えば下図のような電池があったとすると、電池Iと電池IIは同じ100Vであると思いますが、A、C、D端子を触ると感電し、B端子のみは触っても感電しないということになるのでしょうか？

思いつくケースに関して場合分けしてまとめます．

・A，B端子を同時に触ると感電します．
・C，D端子を同時に触ると感電します．
・A，C端子を同時に触ると感電するかどうかは微妙です．B，D端子をアースしており，あなたがそのアースの上に立っている場合は，感電する可能性があります．B，D端子がどこにもつながっていない場合は，何も起こらない可能性が高いです．
・A，C，D端子を同時に触ると感電します．ただし，この感電は主にC，D端子による感電で，A端子による感電が起こるかは，微妙です．B端子がアースしてあり，あなたがそのアースの上に立っている場合は，A端子からも感電します．ただし，この場合，A，B間の電流経路と，C，D間の電流経路が異なります．
・B端子のみ触って感電するかどうかは，微妙です．A，B端子がともにアースされていない場合は，感電しそうにありません．B端子のみがアースされている場合は感電しません．A端子がアースされている場合は感電します．逆電圧による感電です．

>また、電池IIの－端子をアルミケースあるいは地球にアースした場合、E、G端子の電位は100Vに、F、H端子の電位は0VになりFH端子またはアルミケースを触っても感電しくなるというのでしょうか？

アルミケースと地球が電気的につながっていれば，そうなります．
アルミケースと地球が電気的につながっていなければ，どうなるかは微妙です．ケースバイケースとしかいいようがありません．

==
接地する（アースする）というのは，電気回路的には共通の基準電位に接続することをいいます．接地点は地球である必要はありません．
基準電位はある電気的閉回路において一つ定めればよいのです．ただし，基準電位はすべて電気回路的につながっていなければなりません．
電位差とは2点間の電圧の差であり，電圧とは基準電位からの電位差です．

たとえば，A点を接地し，D点を接地すると，B点は-100V，C点は100Vの電圧になります．CとBの間に抵抗を入れると，抵抗間の電位差は200Vになります．しかし，電圧としては抵抗の両端に+100Vと-100Vがかかっていると見なせます．このとき，A点とD点は特に地球に接続する必要はありません．

一般に地球はどんな場所にいても（アメリカでも日本でも）つながっていると考えられ，基準電位として考えやすいと思われます．実際は違うのですが，伝統的にそうなっております．

こんな解説で理解していただけたでしょうか．
接地の考え方は電気回路では必須の概念なので，ぜひもっと沢山のケースを見て理解されてください．

補足

ご回答ありがとうございます。
A端子のみ、C端子のみ、D端子のみ触った場合は、閉じた回路ではない為、感電はしないことになるのでしょうか？

回答No.6

maccha_neko

No.4さんではないですが
＞人体の電位というのは普通どれくらいなのしょうか？
普通は大地と接してますから大地から見れば0Vですね．

＞もし人体の電位が0Vとすれば、閉回路でなくても電位の高いところから人体を通って大地に電気が流れ、感電しそうな感じがするのですが、
静電気遊びがその類でしょうか。二人で違う素材の服を着て手を触れないようにゴシゴシと背中をすり合わせた後で握手するとバチッ！ときますけど，これは片方が＋，もう一方が－寄りに帯電しているためですね．
この場合指先経由で電流が流れるだけで大地から浮いていても良いでしょう．

ご質問の状態でいえば電池IIは電池そのものが帯電している状態ですよね？まぁ，乾電池で100V程度だとたいしたことはないと思いますが，大きな電池で強く帯電しているとすると，触ったとたんに「バチッ！」とくるでしょう。静電気の実験で使うバンデグラフ
http://www.3bs.jp/physics/static/u15300-115.htm
の球体部分を乾電池にしたような状態と一緒ですね．

じゃあ，電池IのA側を触ったら？というと，これは電流が流れませんね．というのは，電池I自体の中で電子の収支（出る分と入る分）の帳尻が合っていないと電池Iそのものが帯電してしまって，電子の動きを押さえ込んでしまいますから．（電子が出て行く分が多くなろうとする＝＞本体が＋に帯電＝＞電子が引き戻される）

回答No.5

semikuma

No.3です。

> アースした対象と同電位となるのは大地のみで、アルミケースのような小さな導体では電位の変化は起きないのですね？

ん～、後半はそうだとも言えますが、まだ微妙ですね。
もっと正確に言うと、本来の「アースする」の意味は、大地と抵抗≒0の導体でつなぎ、アースした対象を「大地と同電位の」0Vにすることをいいます。

回答No.2のように回路のある1点を、あるいは質問のようにアルミケースを、グランド(電位の基準点)とすることもあります。
この場合は、その回路や機器の内部においては、その基準点との電位差で電圧を定義します。
これはあくまで「内部」の話であり、「外部」との電位差とは無関係であることに注意してください。

一般にこの基準点は、電源ラインや専用のアース線を使って、「大地との電位差≒0」にしてあることが多いです。
その場合、大地に立つ人がこの基準点(アルミケース)を触っても感電しません。
しかし回路の故障などによりアルミケースの電位が上昇している場合があり、このとき大地に立つ人がケースを触ると、人体を通って大地との間に電流が流れるので、感電します。

回答No.4

fjnobu

先ず感電するのは、人体と触った物の間に電圧差がある時に感電します。乾電池の何処もアースされていないので、ABCDの何処を澤っても感電しません。アルミケースを触っても感電しません。Gに触ると感電します。それは人体は地球に抵抗はあっても繋がっているからです。

補足

ご回答ありがとうございます。
人体の電位というのは普通どれくらいなのしょうか？
もし人体の電位が0Vとすれば、閉回路でなくても電位の高いところから人体を通って大地に電気が流れ、感電しそうな感じがするのですが、それはないのですね。

回答No.3

semikuma

質問者さんの認識には1つ大事な点が抜けています。
「電位差」とは文字通り「電位の差」であり、「電位」とは大地(グランド、アース)を基準とした電圧です。
従って、電池IIの両極間の電位差が100Vであったとして、電極Hがきちんとグランドに接続されていれば電位＝0Vであり、大地に立っている人が電極Hを触っても感電しません。
(これが、洗濯機や電子レンジなどのアースを取る理由)
一方、アルミケースは必ずしも大地と接続されていないので、アルミケースの電位は100Vとなります。
従って、大地に立つ人が電極Fやアルミケースを触ると感電する恐れがあります。
(これがいわゆる「漏電」)
以下、debukuroさんに同じ。

補足

ご回答ありがとうございます。
かなり解りました。そうすると、アースした対象と同電位となるのは大地のみで、アルミケースのような小さな導体では電位の変化は起きないのですね？

回答No.1

debukuro

アルミケースの上に立ってA,B,C,D,F,G,Hのどの端子に触れても感電はしません
電位の問題ではなく閉回路が構成されるかどうかです
閉回路：プラスからマイナスに電路がつながること

お礼

ご回答ありがとうございました。