基本的な、 電圧 電流 抵抗 の概念

質問

基本的な、　電圧　電流　抵抗　の概念　がよくわかってないようだと最近気づきました。

今まで私は　
電圧＝電子を流す圧力
抵抗＝そのまま抵抗
電流＝結果ながれる量

と思っていたのですが、
V*AでWになりますが、　Wは仕事率といわれますよね
仕事率とは馬力と同じ単位のはずですが
馬力とは車で言えば最高速度を決める要素だと覚えています。

で、、、力*量＝速度・・？訳が分かりません（汗）

さらに同じ系列でもうひとつ。
Aは単位時間当たりの電子の流れる量　だとして、

充電池の容量を表す単位もAですよね。
２２００mAHとか。このHはhourですよね？
えーと、、、Aが量で　それにhourが付いて、、、（もう意味不明）

注
一応学生時代に高校物理化学は納めていまして
物理の問題だって解けます。んが、それは数式上の変換を知っているだけで、記号の遊びです。
それぞれの記号が、電子のどういう動きを示しているのか（流れる速さ、電子の量、電子を流す圧力など）
が知りたいのです。

宜しくお願いします。

回答No.3

nabla · ベストアンサー

１馬力の定義は「質量75kgのものを1秒で1m持ち上げたときの仕事率」というもので、本質的には速度とは何ら無関係な量です。

それでは、次に各々の物理量の意味を考えてみましょう。

まずは電圧ですが、電圧という言葉は別の言い方で電位差とも言います。電位差であればイメージも湧きやすいのではないでしょうか？
つまり電位差とはある点とある点の電位の差なのですから、電位が高いところにある電子は、その電位の坂を転がり落ちるようにして電位の低いところに行くわけです。この高低差のことを電圧と呼んでいます。（圧力じゃないですよー）

次は電流ですが、このイメージはある人が導線の横に立って、１秒間の間に自分の前を何クーロンの電気が通ったかと言うことをあらわしています。つまり１秒間に３Ｃ流れたときは３Ａとなりますね。（実はこの論法は歴史的に見れば逆で、「１ｍ離して置いた同じ大きさの平行に流れる電流の間に働く力が１ｍあたり 2 × 10^{-7} N であるとき、この電流の大きさを１Ａとする」と定義して、その１Ａの電流が１秒間に運ぶ電気料を１Ｃとしたわけですが…）

それから抵抗ですが、これは単にオームの法則における比例定数と言うぐらいにしか捕らえてないですね。まぁあえて言うならば、流れにくさの度合いと言うことになりますね。

最後は仕事率ですが、例えば電圧をＶとして、電流をＩ、電気素量を-eとしてみましょう。
すると、電子はマイナス極から徐々に加速されながら向かっていき（導線を流れる間のエネルギーの損失は無視します）最後はプラス極ではeVの運動エネルギーを持つことになります。また１秒間にプラス極に衝突する電子の数はA/e個です。つまり１秒間にeV×A/e＝VAのエネルギーがプラス極に衝突するわけです。またプラス極に衝突した反動で電子は運動エネルギーを失いその全てが外部に別のエネルギー（ほとんどは熱）として放出されます。つまりこの熱などのエネルギーを全て力学的エネルギーに変えたとすれば、１秒間にVAの仕事をさせることができます。従ってこのとき仕事率はVAとなります。
実際には回路中で電子が加速しながら進むなどと言うことはあり得ないのですが、上の論理との差は一度にエネルギーを失うか失いながら進むかの違いですから本質的な部分には関係はないです。

お礼

電位差というのはそういえば高校時代習いましたね
電流も、多分わかっていると思います。
後は仕事率

eV×A/e＝VA　で仕事率ですか
これをよく考えればなんとか頭に滲みていきそうです

ありがとうございました

回答No.7

mmky

追伸
現象が説明できればそれで良しという教育の常識を疑ってみるところから正しい物理的思考が磨かれますね。がんばってくださいね。

回答No.6

mmky

参考程度に
電圧の概念は確かに難しいですね。物理学では基本単位の電子が電荷量＝電流量×単位時間（A・ｓ）で決められていますので電流量は考え易いのですが電圧の概念は抵抗とかインピーダンスを通してでしか表現する方法がないのですね。電子のような電流素子はあれども基本の電圧素子というものがないためですね。
例えば、電流素子と電圧素子があってそれが合体するとエネルギーになるなどといえばわかりやすいのですがそうはいかないですね。
物理的には電流Iを基準に考えるのが正しいですね。だから消費電力Pは、P=R*I＾2, Rは材質固有の値（抵抗値）をもっていますので、P=R*I＾2=I*(I*R)=I*V, (V=I*R とする：オームの法則) で表されるわけです。
つまり、電圧Vは電流を流してみないと得られない値ですね。電流量が多いと電圧が高くなり電流量が少ないと電圧は低くなる。ということですね。電流量が多いということは例えれば水車が早く回るので良く仕事ができるということになるかと思います。
これを、簡便に一次的な電流と二次的な電圧という表示で表しているのです。最初からオームの法則で教育されますので確かに混乱しますね。

お礼

なるほど　習い方にそもそもの間違い（？）があったのですね。
電圧が後から決まる数値だと言うのは私の今までの常識とは相当違いますね（汗）

私の起電機の原始的な想像は、レモンに亜鉛と銅の電極を刺して豆球を点灯させる、という、どの化学の教科書にも写真つきで載っているアレです。

アレはイオン化傾向によって、発生する電圧が最初に決まり、電球の抵抗によって電流が決まる
という順だったと思うんですが、、、

とりあえず仕事率、電流、電圧、について皆さんのご教授が沢山集まりました。
まだよく頭の中で練れていないので完全にイメージを把握できたとまではいきませんので　これから熟成させていこうと思います。
ありがとうございました！！

回答No.5

ie-

電気についての説明はよく水の流れで説明されます。そうすると概念的にもよく分かると思いますよ。電流に対応するのは流れる水の量です。(1秒当たりにある断面積を・・)　水は高い所から低い所へ流れていきます、その高さの差を表す物が電圧です。抵抗は、水の粘性みたいなものでさらさらの水なら大量の水が流れてドロドロでは水が流れにくいみたいな感じです。長々と書いた物のかえって分かりにくかったかもですね。

お礼

そうそう、たしか学生時代　水にたとえて説明されました。
なるほど　Ａは断面積ですか

回答No.4

Ichitsubo

仕事率というのは単位時間当たりに行う仕事の量で、つまりは仕事の能率です。
１Ｗは１Ｊの仕事を１秒間に行うことで、
仕事率/Ｗ＝仕事/Ｊ　÷　仕事にかかる時間/秒
で表されます。
Ｗ/ｈと書くのは誤りです。Ｗの中に「時間当たり」が含まれています。

Aが時間当たりに流れる電荷の量というのは理解されているようです。
AhはそのAに時間の単位であるhをかけたものですから、
電荷の量を表します。
電荷の量/Ｃ＝電流/Ａ × 電流を流す時間/秒
ですから、
1Ah＝3600Cです。

仕事率が最高速度に関連する理由は、勾配やその他走行抵抗などが絡むためです。

お礼

ちょっとまえまで馬力とトルクがよくわかっていませんでした。
で、トルクはひねり圧　ということを知り、トルクが加速力に関する数値だと判りました
が　馬力が最高速度に関する数値というのがよくわかりませんでしたが、
要は　トルクで加速し、抵抗に対して速度を維持する仕事が馬力　と言うかんじでよさそうですね。

回答No.2

MetalRack

記号の意味は、
mAは、ミリアンペアと読んで、千倍するとAとなります。
Hは、アワーで時間のことです。1時間当たりと言うこと。

回答No.1

MetalRack

仕事率は、単位時間当たりの仕事ということなので、正確にはW/hと書いた方が理解しやすいでしょう。
要するに電気を流すことで熱や力が発生したという尺度です。

２２００mAHは、2200mAすなわち2.2Aを１時間流すだけの電気が溜められますよということです。
電池の容量ですね。

お礼

まずＡについて大体わかりました。
ＡＨで電子の数と思えばよいのですね