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用語・理論 Level-0 Vol 4 |
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ＳＦ映画で「１０万ボルトの高圧電流」のような表現をときどき見ます。なんだか危険そうなことはわかりますが、意味不明です。高電圧や大電流とは言いますが高圧電流などありません。そこで見えない電気を表現する「電圧、電流」について解説しましょう。
文字通り「電圧」は電気を流そうとする圧力で「電流」は実際に流れている電気の量です。
電気の状態を表すものは基本的にはこの２つしかありません。
乾電池に「１．５Ｖ（ボルト）」と記入されているのが電圧ですね。
ところで、乾電池には単３型、単２型、単１型など大きさが違うものがありますが、見るとどれも「１．５Ｖ」です。大きさの違いはきっと電気の量「容量」の違いだろうと想像できますが、同じ大きさでも「大電流」と書かれた物があります。
「大容量」と「大電流」は何が違うのでしょうか？
大容量とは、乾電池から電気を取り出す（電流を流す）場合、長時間使えることですね。
では大電流とは？電圧が同じ（電気を流そうとする圧力が同じ）なのに電流（実際に流れる電気の量）が違うとはどういうことなのでしょうか？
電気はよく水にたとえられますね。水道の蛇口を開くと水が出てきますが、閉めれば水は止まりますし、大きく開けば勢いよく流れます。元の水道管の圧力は同じでも蛇口の開き具合で水の流れ具合「流れ道の抵抗」を変えているわけです。
そして、蛇口を全開にしてもある程度以上の水しか出てきません。この時は配水管の太さが抵抗になって流れる量が制限されているわけです。
電気も同じで、電圧が同じでも電気の流れ道の状態（抵抗）で制限された電流しか流れません。先の乾電池では電池の内部にある「内部抵抗」の大きさに違いがあるのです。
電池の外に大きな蛇口（電子回路）をつけても、電流は内部の配管（内部抵抗）で制限されてしまいます。だから大きな電流が必要な電子回路には内部抵抗が小さな（すなわち大電流用の電池）を使わなければならないのです。
ラジコンカーのモーターや大音量が出せるラジカセなど、瞬間的に大きな電流が必要な電子機器には「大電流」が流せる電池は威力を発揮します。
しかし、掛け時計や赤外線リモコンの送信機など電池の内部抵抗が影響しないような少ない電流では何の効果もなく割高な大電流電池は無駄です。
電気の流れ道の状態「電気抵抗」は物質で決まるもので電気を表現するものではありませんが、電気の振る舞いを決定するとても重要なものです。どなたも一度は聞いたことがある「オームの法則」がこれら「電圧、電流、抵抗」の関係を表したものですね。
電圧＝電流×抵抗 と説明の必要がないほどシンプルで、計算は非常に簡単です。しかしこの式の意味がわかっていなければ使うことができません。先の難しそうな大電流用電池もこの式だけで説明できてしまいます。
とてもシンプルで、とても意味深い「オームの法則」について少し見てみることにしましょう。
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