電子工学

電圧と電流、なにが違うの?(初心者向け)基本的にわかりやすく説明

電圧と電流、なにが違うの?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明

互いに見えない電気の圧力と流れ、他の記事で少しだけ、記述いたしましたが、ここではその例をもとに説明します。

「水」を用いた「水圧」と「水流」例が一般的ですね、

圧力

一般的な圧力の定義とは、押す力(物体の面を押すエネルギー)のこと。

  • 水圧:水から受ける力。
    (水中圧は:深さ、落下時は高さ)に比例します。
  • 空気圧:空気を圧縮し受ける力。
    (タイヤ等の空気入れなどで圧縮のイメージはできますよね)
  • 水蒸気圧:水を沸騰させ、水蒸気を溜め(圧縮)力
    (蒸気機関車から発電所まで様々な各エネルギー産業で活躍)
  • 大気圧:空気の重さからの圧力。
    (高さに反比例(標高が高いと低いなど))

 

電圧・水圧

電気の圧力を、身近な「水」の落下を例に説明します。

同じ大きさのバケツ同じ太さのホース同じ水の量
それぞれを高さの違う所から、水を落下させる「勢い」

どちらの方が「水」の圧力が高いかイメージできますよね、
(落下時、下のホースの先端の水の指をあててみると、高い方が痛いと思います)

電圧と水圧、相対図

電圧とは

上記のように、流れる電子の「勢い」を言います。

  • 単位 V(ボルト)
  • 記号 E 又は V

電圧は、2点間(図では矢印の上下間(↕)の電位の値(差)で定義されます。
従って、電圧はこの2点間の測定点で計測します。

画例 :
4.5V(合計電圧)  1.5V(乾電池1本)  3.0V(乾電池2本)

 

流量

対する電流について、その流れ(流量)から説明します。

物体(流体)が流れる量を定義し、時間単位にその部位を流れる流体の質量のこと。

  • 河川の水流

川で水の流れる水量を示し、川の深さ、幅、速度に比例して、ある部位の断面を単位時間に流れる水の量。

  • 気体の流量

家庭用のガスから酸素または窒素などの工業用ガス等、その流量から消費を計算し、換算される用途でもお馴染みだと思います。

電流・流量

他記事 電気と電子、なにが違うの?(流れ編)基本的に、わかりやすく説明 でも紹介いたしましたが、もう一度ここでは、身近な「水」の流れにて、説明します。

違う大きさのバケツ違う太さのホース
それぞれを同じ高さから、水を落下させます。

どちらの方が、同じ時間の中で「水」の流れる量が多いかイメージできますよね、

 

電流とは

電流とは電子の流れ、1秒間にどれだけ電子が流れているかを表します。

電流の大きさ : 電子が導線(その断面)を1秒間に通過する量

  • 単位:A(アンペア)
  • 記号:I

電気業の実情では、電子の流れ表記は少なく、実際には昔から慣れ親しんでいる、電気の流れ(+)から(-)に伴う、電気の量で定義されています。

回路

回路とは、電気(電流)が通るその道。
その道すじが途中で切れていると電気(電流)は流れません。これを元に、私たちの身近な電気、一般的で便利な乾電池では、その繋ぎかた(装置へのセットの仕方(向き・方向)で、電圧と容量が変わります。

乾電池には向きがあり、(+)と(-)の向きを確認してセットして下さいとよく、注意を促されます。これは、流れる電気(電子)には、方向性があり、その接続矛盾に伴う流れの阻害を注意しています。

直列回路

電気(電流)の通り道が1つで繋がっている接続が「直列回路」です。
この例では、電池の直列接続とも言います。

お互いの「+」と「-」が相互に直線的(直列)につながっています。

乾電池1個の場合と比べると、

  • 電流の強さは大きくなり、電球の明るさは明るくなる。
  • 点灯している時間は同じ

一般的な小型家電製品及び瞬発なエネルギーを用途とする(明るい懐中電灯)など、より多く使用されています。

 

 

並列回路

電気(電流)の通り道が複数に分かれた接続が「並列回路」です。
この例では、電池の並列接続とも言います。

お互いの「+」と「-」同極に並べて(並列)につながっています。

乾電池1個の場合と比べると、

  • 電流の強さは同じで、電球の明るさは変わりません。
  • 点灯している時間は長くなります。

長時間使用が効率的なものを用途とする製品(災害用ラジオ、電池式ランタン等)、で一部使用されています。

 

まとめ

電圧と電流、共に電子の働き(電子の捉え方の違い)です。
具体な電子の流れ等で考えてしまうと、考えられてきた(電気の流れの向きが逆と混乱)してしまいますので、電気の流れ(+)から(-)で割り切って考えましょう。その上で、

  • 電圧は、流れる電子の勢い

➡ 電気の圧力 単位「V」 記号「E」

  • 電流は、電子の流れ(一秒間に流れる自由電子の粒の数)

➡ 電気の流量 単位は「A」、記号は「I」