電流と電圧について

質問

始めまして、電流と電圧についてお聞きしたい事がございます。

単相2線式でAC回路の場合、
＋が100Vで　－が０Vとなり、
回路が形成されれば、+からーへ電流が流れると言う考えであっておりますえでしょうか？

その際に、回路が形成されたら、+とーは繋がっているので、
電圧は0Vになり、電流は流れないと思ったのです。

この考え方は違うのでしょうか？

回答No.12

bunjii · ベストアンサー

>単相2線式でAC回路の場合、＋が100Vで　－が０Vとなり、
100VのAC回路では電流の向きが入れ替わりますので添付画像は誤りです。
また、極性を考えずに電流の方向が切り替わると考えてください。
1秒間に50回切り替わるのが50Hzで、60回切り替わるのが60Hzです。

>回路が形成されたら、+とーは繋がっているので、電圧は0Vになり、電流は流れないと思ったのです。
交流電源は過大な電流が流れるとブレーカーまたはヒューズで遮断されますが定格以下の電流は継続的に流れます。
「回路の形成」には電熱器（抵抗負荷）やモーター（コイル負荷）等が介在していると思いますので負荷に応じた電流が継続的に流れなければ「回路の形成」にならないのでは？
あなたはスイッチの接点間の電圧を測定して、接点が開いた状態の接点間電圧が100Vで閉じた状態で0Vと判断しているのではないですか？

基礎から学習し直してください。

お礼

お忙しい中、ご回答ありがとうございました。
自分の不備な点に気づけました。

回答No.15

Nakama1

回答13再出です。
数々の回答にもあるように電線(一般的には銅が多い)にも抵抗があるので、電流と抵抗と電圧の関係　いわゆるオームの法則は成立します。

電線の銅(導体)には抵抗が無い「完全なゼロ」と思っていませんか？
電線に完全なゼロオームというものは存在しません。（特殊な条件を除きます）
太さや長さの影響を受けるとはいえ、どんなに太くして短くしても抵抗は存在します。

絶対に永久に破壊されないで無限に電流を取り出せる電源(理想電源ですね)があり、絶対に燃えたりしない電線(銅線、導体)があるなら　右図のようにその銅線でショート(短絡)して電圧を測定しても、電圧は変わりません。

お礼

ご回答ありがとうございました

回答No.14

02526956

「＋が100Vで　－が０Vとなり、
回路が形成されれば、+からーへ電流が流れると言う考えであっておりますえでしょうか？」
⇒あっています。

「その際に、回路が形成されたら、+とーは繋がっているので、
電圧は0Vになり、電流は流れないと思ったのです。」
⇒間違いです。
　電圧は100V
　電流は無限大（計算上）

かなりの回答を頂いているようですが、何の反応もないのは、回答内容をあまり理解していないのでは。
まず、オームの法則（V=I・R）をある程度理解した上で質問した方が良いと思います。

質問内容で交流ACと直流DCが混じっていますが、この回路図ではコンデンサーとコイルが入っていないので回答は交流AC、直流DCどちらでも同じになります。

お礼

ご回答ありがとうございました

回答No.13

Nakama1

単相2線式とか 交直とかの難しいことは抜きして、質問者様の図でそのまま見て。
小学校の理科の実験の乾電池で豆電球でも点灯させるようなものでも、発電所から来る電気も、電気は電気です。

電源には電流を流そうとするチカラがあるので、そのチカラを電圧と思ってもらえば良いかと。

電流だけでみれば、
左の図では電流が流れるべき電線(道)がつながっていないので、電流は流れません。
右の図は電流が流れるべき電線(道)がつながっているので電流は流れます。

しかし、双方とも電源が"常に正常”なら電圧(電流を流そうとするチカラ)は　ずっと保ち続けています。
正常な電源が存在していれば、電圧は有ります。0Vにはなりません。

「正常な電源がいつまでも存在する」と言うのがミソで、現実には右の図のように電線をつなげてしまうと　それは短絡とかショートと呼ばれる状態になり、電源が壊れるとか保護装置がはたらくとか、ショートで電線が燃えるとか　危険な事故になります。

電源が無くても電流が流れ続ける現象(超伝導とか)もありますが、それはそれで。

交流は電流の方向が一定周期で変化している(よく言われる50Hzとか60Hzとか)、直流は一定である　という違いがあり　電気記号も違うことを知っておきましょう。質問者様の電源記号は直流です、乾電池と同じです。

相当のオーディオマニアとかでもなければ、家電製品を使うときコンセントの極性なんて気にしませんよね？
しっかり挿し込みさえすれば、正常に動きますし。
厳密にはコンセントには極性があるにはありますが、気にしないということで。
極性を気にしないのが交流。気にするのが直流。

実験するには危険かな。
乾電池と電線とテスタを用意して、乾電池の両極を電線で接続したときと接続しないときの電圧を見てみる？？
電線が熱くなるか燃えるか、電池が発熱するか破裂するか・・・やめた方が良いですね。

お礼

お忙しい中、ご回答ありがとうございました。
自分の不備な点に気づけました。

回答No.11

fujiyama32

単相2線式はAC回路ですので、 ＋－は電源周波数により常に入れ替わっ
ています。単純に＋－と考えるのは不都合です。
また、右の図のように接続された図ですと”異常”な「短絡状態」を表し、
「短絡電流」と称する過大な電流が流れます。

電源が直流回路でも交流回路でも、通常は負荷機器(例：ランプ、抵抗器、
モーターなど)が接続された状態で書くのが一般的です。
負荷機器の種類が不明の場合は「四角の長い箱」で書くのが通例です。
この時の電流の大きさは負荷機器の容量(Ｗ)に見合った電流が流れます。

なお、図では「電池」の図で示されていますが、この図ですと直流回路を
表すことになります。
単相2線式は「交流回路」ですので、交流電源は「〇」印の中に波線「～」
を書いて表します。
図を貼り付けましたので参考にしてください。
なお、今後とも電気の知識について、大いに勉強されることを期待します。

お礼

ご回答ありがとうございました

回答No.10

ohkawa3

(1)交流の電圧／電流を直流のように扱うことについて
　商用交流は、50Hz又は60Hzの周波数で、サイン関数の波形で時々刻々電圧が変化します。また、負荷に流れる電流も電圧に対応して、時々刻々変化します。上記のようなことを都度都度文字で表すのは、効率的ではないので、電圧／電流が時々刻々変化しない直流のように単純化した値で交流の電圧／電流を表すことが一般的に行われています。このように直流と等価になる数値を「実効値」と言います。
　他の回答者さんが、交流回路を直流で書き表すことは不適切と仰っているようですが、必ずしも間違いではありません。

実効値とは：
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%9F%E5%8A%B9%E5%80%A4

(2)負荷端を短絡したら、電圧がゼロになるので、電流もゼロになるか？
　オームの法則で、電流＝電圧÷抵抗であって、負荷端を短絡した状態の電流は 0V÷0Ωの計算になります。数学的には、 0÷0の答えは「不定」、要するにこの式では求められないということです。一方、電源電圧100Vを、0Ωの電線で短絡回路を形成すると考えれば、電流は、100V÷0Ω＝無限大Aになりますが、この答えも現実的ではありません。

　工学的には、電源の内部抵抗とか、配線材料などの抵抗を考慮して、短絡した状態の電流を計算します。

お礼

ご回答ありがとうございました

回答No.9

cwdecoder

負荷なしで短絡した場合ですね。

電源の内部抵抗が低ければ低いほど、大電流が流れますよ。

お礼

ご回答ありがとうございました

回答No.8

mitoneko

この場合、Ｉ＝Ｖ／Ｒの時のＲが０になることは数学的には定義されていない又は禁止されているので極限でしか計算できないとなります。その禁止の根拠を電気回路から考えると、無限大の電流を供給でき、電圧降下の無い理想電源を回路として実現することは、不可能です。原理上、電源の電圧が降下してしまいます。過渡現象として、無限大に近づいていく電流に対して、電圧が降下していくため、最終的に、電圧が０になる。と言う感じでしょう。とすると、電流が「流れない」というのもある意味間違いかと。
　理想回路では無い、現実の回路とすると、電線には、抵抗が存在し、その抵抗が限り無く０であり、電線の許容電流に対して充分な電流を供給する能力がある電源を繋いだとすると、ある時点で電線が燃えてしまい、結果として回路が断線する。又は、電線の許容電流に対して充分な電流供給能力があるとすると、電源が電圧降下するため、結果として定常状態として電線の抵抗により発生する電圧降下分だけが電圧として残る（その時、電源は定格電圧を発生していない）という結果になるのかな。

お礼

ご回答ありがとうございました

回答No.7

ryou_ny

ＡＣ（交流）とＤＣ（直流）を勘違いしていそうです。
ＡＣ（交流）については適当に検索すれば分かりますので、
そちらは検索して見て下さい。

おそらく疑問に思っているのはＤＣ１００Ｖ　もしくはＡＣ１００Ｖ
の電源をショート（短絡）させた場合、どうなるのかという事ですよね。

×電位差が０だから電流が流れない
○電位差が０だから、そこでは測定できない
になります。
理論上と現実の２パターンで説明しますと、

理論上の計算式で見てみましょう。
電流は電圧／電流
１００Ｖ／０Ω＝無限大　の電流となります。

疑問となっている電圧０Ｖの「範囲」ですが、
そこの「電位差」は０Ｖであっています。
抵抗が０Ωですから。

電位差＝電流＊抵抗値です。
０＝？＊０です。　→（０～無限大）
電流＝電圧／抵抗値です。
？＝０／０です。　→（不可能 (0～無限大)）
抵抗値＝電圧／電流です。
０＝０／？　　　　→（０～無限大）

0/0は０ではありません、たぶんこれが誤解のポイントです。
0/0は、不可能、０～無限大がありえます。
３パターンから見ると全て、0～無限大です、何Ａでもありえます。

１０Ｖ電源と、１Ωの抵抗が直列に２個ある場合、
１０／（１＋１）＝５Ａ流れますね。
２個の抵抗と抵抗の間は　どちらも電位が５Ｖ同士なので電位差０Ｖです。
でも５Ａ流れていますよね。
電流＝電圧／抵抗　に当てはめてみると、
５＝０／０になります。この考え方から、あれ、５Ａ流れているのに
０になるぞ、という疑問になると思うのですが、
（0/0は0じゃなくて、１でもあり５でもあります、そもそも０徐算はＮＧです）

つまり
抵抗が０Ωなら電流が(0～無限大)でいくら流れても０Ｖ
抵抗が０Ωなら、常に０Ｖで、０Ａ～無限大Ａまでありえます。

現実的な話。
電源には必ず内部抵抗があります。
超電導体で　１０Ｖの電源をショートした場合、
電源の内部抵抗が１Ωなら１０Ａ
電源の内部抵抗が０．１Ωなら１００Ａ

そして、電流＊電圧が、電池の内部抵抗で発熱として消費されるので
１Ωなら　　１０Ｖ＊１０Ａの１００Ｗ
０．１Ωなら１０Ｖ＊１００Ａの１０００Ｗ
分だけ、電源が発熱します。
電池をショートするな、という理由ですね。
普通の導線なら抵抗値があるので、そちらも発熱します。

電池の場合、化学反応で電流を出していますから、
化学反応の速度が追い付かない場合、電流が沢山流れれば
沢山流れるほど、電流を出す速度が追い付かないので、
外から見れば、電流を沢山流すほど、内部抵抗が上がるように見えます

よくある「勉強用の問題のように、電源も導線も抵抗がなければ？」
無限大の電流が流れ、発熱もない事になりますね。
つまり無限大パワー　というわけではなく、
実際は、電流が流れると、周りに磁界を発生するので、
磁界を発生させるために電力を消費しますし、
動力を動かせばその分消費します、
抵抗０でＶ／０Ω＝無限大パワーＡといわうけじゃなくて、
回路上の抵抗値による消費電力が０ってだけですね。
電源の性能以上は出ない訳です。

何かのアニメで超電導だからパワーが無限大とかやってたけど
子供ながらに何いってんだコイツって思ってました。
抵抗によるエネルギーのロスが０ってだけですね。
電源以上の電力はでません。

お礼

ご回答ありがとうございました

回答No.6

sirasak

家庭のコンセントで短絡するのと同様に思います。
質問図のように回路がショート短絡に形成されると、
電流過大で交流電源が破損か切断されるか、
短絡線が焼損するのでは？

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.5

lumiheart

初心者に直流と交流の違いを延々と述べても意味は無い

で、基本のキのオームの法則

Ｉ＝Ｅ／Ｒ　
で、抵抗Ｒがゼロなら　電流はゼロＡなのか？
ではなくて電流は無限大Ａ流れます

これは、ＡＣでもＤＣでも関係なく共通事項

尚、電線の抵抗がゼロΩは存在しません
０．０００１Ω
とかの微小抵抗になります
１００Ｖを０．０００１Ωの電線で短絡させたなら
１００Ｖ／０．０００１Ω＝１００万Ａ

実際にはそこまで流れませんけど

＞電圧は0Vになり、電流は流れないと思ったのです。
流れない理由は、電流の供給能力が無いからです
電流の供給能力が無いのでそれに見合うまで電圧が下がる
電流の供給能力のある巨大なトランスの直下で
同じ事したら１００万Ａも不可能では無い

更に、電圧がゼロＶにまで下がる事もない０．０１Ｖとかに落ち着く
０．０１Ｖ／０．０００１Ω＝１０００Ａ

お礼

ご回答ありがとうございました