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電気の電流と電圧に関する疑問
- 導線についての電気の流れ方やスイッチの役割について疑問があります。
- 電気が回路を通過した後の電圧と電流についての疑問があります。
- 質問内容についての根本的な疑問があるかもしれませんが、教えてください。
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質問者が選んだベストアンサー
>それとも導線Bのスイッチ手前(プラス側)までは電気が来ていて塞き止められている。 このイメージが良いです。 >逆にOFFにしていたスイッチをONにした場合、電池のプラスから新たに電気が流れ始めるのか。 電池のプラスから流れ出した電気が，つぎつぎと回路を回っていく，というイメージです。 >プラス⇒導線A⇒電気を使用する何かしろの回路⇒導線B⇒マイナス >この場合、電気を使用する何かしろの回路を通り過ぎた電気の電圧と電流はどうなるのでしょうか？ 電気を勉強するとき「電流」と「電圧」をしっかりと区別して理解することは， とても重要なポイントです。 電流は，水の流れのような量で，導線1本の断面にどれだけの電流が流れているかで決まります。 電気の流れは「回路」，つまり「回る道」と書きますが，ぐるりと一周回る流れです。 電池のプラス極から10Aの電流が出たとすると，同じ10Aの電流値が電池のマイナス極に戻ります。 途中で枝分かれして4Aと6Aに分かれたとしても(並列)，合流すれば同じ10Aの電流になります。 電圧は圧力，あるいは高さの差のような量です。「電位差」という言葉で呼ぶこともあります。 二つの導線の間，「ある導線と別の導線の間」あるいは 「ある場所を基準(0V)として，どこを見た電圧」として電圧の値が決まります。 ・導線でつないだところは，原則として同じ高さ。 ・電池のプラス極とマイナス極では高さが違う。 ・電気を使用する素子(例えば豆電球)を通ると高さが減る。 ・何段かの素子を続けて通る場合(直列)， それらが使う電圧の合計が，一番外側で見た電圧になる。 >プラス⇒導線A⇒電気を使用する何かしろの回路⇒導線B⇒マイナス の例では， ・電池のプラス極とマイナス極の間 ・導線Aと導線Bの間 ・何かしろの回路のプラス側とマイナス側 のどこをとっても，電圧は同じ100Vです。 「回路を過ぎた後の電圧は0Vになる」のイメージが近いです。 「回路内で消費する電圧が決まっていて，それが70Vの場合」に100Vの電池をつなぐと， 実は困ったことになります。導線のわずかな抵抗のところに30Vもの電圧がかかるので， とても大きな電流が流れて，どこかが燃え出すでしょう。
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電気のながれを水の流れで説明しますと、 回路をつなぐまでは、導線やら電球のなかには流れるべき水がぱんぱんに詰まっている状態です。 回路をつなぐ（スイッチをONにする）と、突然その水は激しい速さで動き出します。 大雑把にいえば、電球はその動く力で輝くのです。 スイッチを切ると、水は急にその場で止まります。 どこにも行きません。 導線にはもともと水がぱんぱんに詰まっているのです。 ＞回路を過ぎた後の電圧は0Vになるのか、 そのとおりです。 電圧は完全に消費されて元へ戻ります。 というよりも、電源は回路が必要とするだけの電位差をそこで起こすといったほうがいいと思います。 ＞回路内で消費する電圧が決まっていて仮にそれが70Vの場合、 残りの30Vがマイナスに向かう のではなく、その余った力でヒューズをぶっ飛ばすでしょう。
お礼
ご回答ありがとうございます。 ＞回路をつなぐまでは、導線やら電球のなかには流れるべき水がぱんぱんに詰まっている状態です。 回路をつなぐ（スイッチをONにする）と、突然その水は激しい速さで動き出します。 とても解りやすいです。 という事は、スイッチがONになり水が動き出すことで水車(電球や回路)が作動するわけですね。 ＞＞回路を過ぎた後の電圧は0Vになるのか、 ＞そのとおりです。 電圧は完全に消費されて元へ戻ります。 というよりも、電源は回路が必要とするだけの電位差をそこで起こすといったほうがいいと思います。 これは、要は電池(電気の供給源)は回路や電球が必要とする分の電気を流すということですよね？ ＞残りの30Vがマイナスに向かう のではなく、その余った力でヒューズをぶっ飛ばすでしょう。 余った力でヒューズをぶっ飛ばしたり、ショートしたり、火が出たりしないように、適切な量の 電気を流す、つまりは＞電源は回路が必要とするだけの電位差をそこで起こす、という部分になるわけですね？ ありがとうございました。
- tadys
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電線にはインダクタンス（L）とキャパシタンス（C）が付随しています。 Lは電流の変化を妨げる性質が有り、Cには電圧の変化を妨げる性質が有ります。 スイッチ（SW）を切る前の電線には有る電流が流れており、ある電圧がかかっています。 SWを切った瞬間は何の変化も起きませんが、次の瞬間では、 SWへ電流が流れ込んでいる方の端子はCに電流が流れ込む為その電圧が上がります。 SWから電流が流れだしている方の端子はCから電流を流し出す為にその電圧が下がります。 上がった電圧は光の速度で電池の方向へ移動していき、電池に到達します。 下がった電圧は光の速度で電球の方向へ移動していき、電球を通過してどこかの端に到達します。 端とはどこかとか、電池や電球、端に到達した後はどうなるかなどは難しい事なのでここでは述べません。 取りあえず、そこで終わりになると考えてください。 終わりになる為には有る条件が必要ですが、それについてもここでは述べません。 （もっと詳しく知りたい場合は、伝送線路における反射／過渡現象について調べてください） 変化する電圧が電池に到達した場合は、流れる電流はゼロに電圧は電池の電圧になります。 変化する電圧が電球に到達した場合は電球に流れる電流と電圧がゼロになります。 さらに電球を通過した電圧の変化は端に到達し、そこで電流と電圧がゼロになります。 （厳密にいえばもっとややこしい事が起きますが、条件によりいろいろな事が起きるのでここですべてを述べる事は無理です） ＞それとも回路内で消費する電圧が決まっていて仮にそれが70Vの場合、残りの30Vがマイナスに向かうのか。 電圧についてはその通りです。 電流は一本につながっていればどこでも同じです。
お礼
ご回答ありがとうございます。 仰るお話しは解るのですが、理屈が解らないので結局は解ってません(笑 大分噛み砕いたというか、解りやすい言葉でのご説明とは思うんですが、 どうも頭が足りてないみたいです。 ＞＞それとも回路内で消費する電圧が決まっていて仮にそれが70Vの場合、残りの30Vがマイナスに向かうのか。 ＞電圧についてはその通りです。 ＞電流は一本につながっていればどこでも同じです。 この部分はさすがに解りましたが(笑 ありがとうございました。
- malaytrace
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流れていた電気なので、電流と考えます。電流の正体は電子の流れです。（但し電子はマイナスからプラスへ流れます） この電子は「ところてん」式に流れます。自由電子を持つ金属などの導線に電池の負極から電子が押し込められ、逆に正極側では導線から電子を引き抜いているわけです。 途中で導線を切ってしまうとそこから先へ電子が進めませんので、電流が流れなくなります。詰まってしまい「ところてん」が突けなくなるわけです。電子はそれぞれの物質が本来持っていた数で、その物質に留まるようになります。 >電気を使用する何かしろの回路を通り過ぎた電気の電圧と電流はどうなるのでしょうか？ 直流と考えると、直流電源の+極から-極までが回路でしょう。だから回路を通り過ぎるというのは？ 特に組んである電子回路に電源から導線を引いて接続したと考えると、直列ですから電流は一定、電圧は抵抗値に比例します。導線にも小さいながら抵抗値がありますから、+極＝導線A＝電子回路B＝導線C＝-極と直列に接続すると、各部分にかかる電圧＝直流電源の電圧×各部分の抵抗／各部分の抵抗値の和 となります。導線の抵抗が無視できるレベルであれば、「特に組んである電子回路」にかかる電圧は直流電源の電圧にほぼ等しいことになります。
お礼
ご返答ありがとうございます。 先日本屋で「初めての電気～」みたいな本を読んだ際に、電子がマイナスからプラスへみたいな事は 書いてありました。 ただ電気と電子の説明を読んでいるうちに混同というか、頭が混乱してきたので今回の質問でそこは あえて触れませんでした。 ＞直流と考えると、直流電源の+極から-極までが回路でしょう。だから回路を通り過ぎるというのは？ これは私の知識のなさからくる聞き方なのでしょう。 私のイメージで、回路は基板や電球みたいな物というイメージでしたので。 私がお聞きしたかったのは、例えば電池から導線を伝い基板に電気が流れていた場合、 導線にも抵抗はあるにせよそこは考えず、電池が1.5Vならば同じく1.5Vの電圧 が基板の入り口からかかると思うのですが、その基板内で様々な回路？(例えばトランジスタやレギュレーター)等を通り、最終的に基板の外から導線に出る時の電圧は1.5Vなのか、それとも回路で 電圧が消費されるのか抵抗になるのか解りませんが、0Vもしくは消費されるのであれば その分を差し引いた分なのか、という事だったのです。 この説明でも解りづらく、また私の勘違いというか無知があるかもれませんが。 ところてん式の説明はとても解り易いです。 導線が切られると電子の流れ(電流)が止まる、つまりは電気が流れないという事ですね。 ありがとうございました。
- x530
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一つ目の質問の回答。 ・電気を光だとしてして考えれば良し。 電線の代わりに、光ファイバーだと考えれば、分かりやすいかな。 二つ目の質問の回答。 ・２階のバケツから１階のバケツにホースを接続し、水を流して真ん中で水車を回していると考えればよろし。 ホース内の水圧は、どこでも同じ＝電圧。 ホースに流れる水流も、どこでも同じ＝電流。
お礼
ご返答ありがとうございます。 電気を光だと考えればはまだ解るのですが、光ファイバーだと考えると 解らなくなります。。 バケツの例えは解りやすかったです。 が、他に回答を下さった方を見ると違う感じにも取れますので、 おそらくは私の質問の仕方が悪いのでしょう。 ありがとうございました。
補足
ご回答ありがとうございます。 ＞>それとも導線Bのスイッチ手前(プラス側)までは電気が来ていて塞き止められている。 ＞このイメージが良いです。 ではこの場合、スイッチの手前で電圧を測れば電池と同様の電圧が出るという事になるのでしょうか？ ＞電池のプラス極から10Aの電流が出たとすると，同じ10Aの電流値が電池のマイナス極に戻ります。 途中で枝分かれして4Aと6Aに分かれたとしても(並列)，合流すれば同じ10Aの電流になります。 途中に抵抗になるような回路等があっても、やはり戻ってくる電流は10Aなのでしょうか？ 抵抗で減少するのは電圧であり、電流ではないって事なんですかね？ ＞の例では， ・電池のプラス極とマイナス極の間 ・導線Aと導線Bの間 ・何かしろの回路のプラス側とマイナス側 のどこをとっても，電圧は同じ100Vです。 にも関わらず、 ＞「回路を過ぎた後の電圧は0Vになる」のイメージが近いです。 というのは矛盾してる気がするのですが、どうもよく解りません。 「回路を過ぎた後の電圧は0Vになる」のイメージが近いのであれば、 どこをとっても、電気を使用する何かしろの回路よりプラスよりは100V、マイナスよりは0V なのかな？と思うのですが。 ありがとうございました。