電気とは?「電圧」と「電流」の関係

電気とは?電圧と電流の関係電気の豆知識
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身近にある「電気」について、現代の私たちには欠かせないものです。
モーターを動かしたり、蛍光灯やLEDライトを点灯させたり、スマホやパソコンも電気がなければ使えません。

普段何気なく使っている電気ですが、電気とは一体何でしょう?
ここでは電気を知る上で欠かせない「電圧」と「電流」の関係について詳しく紹介していきます。

1.電気でモーターを回してみよう

まず、電気でモーターを回した時を見てみましょう。

電気とは?電圧と電流の関係
電気とは?電圧と電流の関係

モーターに大きな電圧を与えると大きな電流が流れてモーターは力強く回ります。
モーターに与える電圧が小さいと、電流も小さくなり、モーターの回転は弱くなります。

当たり前のような動きですが、何故かと聞かれると一言で説明するのは難しいです・・・

電気の動きを説明する時には良く水の動きに例えて説明されます。
この時の電気の動きを水の動きに例えて見てみましょう。

2.電気の動きは水の動きに例えられる

見えない電気ですが、その性質は水の動きと似ているため、先ほどのモーターの動きも下画像のように置き換えることができます。

ここでは
・「水圧」=「電圧」
・「水流」=「電流」
・「水車の回転」=「モーターの回転」
として考えます。

電気とは?電圧と電流の関係
電気とは?電圧と電流の関係

下に穴の空いた容器に水を入れると、入っている水の量に応じて噴き出す水流の量が変わります。
吹き出した水流の先にモーター代わりの水車を置いてみましょう。

水がたくさん入っている容器は噴き出す水流が大きくなり水車が力強く回ります。
水が少ししか入っていない容器は噴き出す水流が小さくなり水車の回転は弱くなります。

水に例えるとイメージしやすいと思います。

「水圧」があるところに「水流」が発生します。
水は高い所から低い所へ流れていき、高さの変化がなくなると止まって動かなくなります。

3.電圧あるところに電流あり

「電気」を「水」に例えて紹介しました。

電圧も同じで「電圧」があるところに「電流」が発生します。
電圧も高いところから低いところへ流れていき、電圧がなくなると電流は流れなくなります。

電気を考える時に大事なことは「電圧」と「電流」の関係で、電気でモーターを回転させる時は以下のようになります。

電気でモーターを回転させるには「電流」が必要ですが、「電流」を流すためには「電圧」が必要です。
「電圧」が高いと大きな「電流」が流れてモーターが力強く回ります。
「電圧」が低いと「電流」は小さくなりモーターの回転は弱くなります。

4.スマホやパソコンに必要な電気は?

電気でモーターを動かすことを例に電気を紹介してきました。
ランプの場合でも同じように電圧が高いとランプは明るく光り、電圧が低いとランプは暗くなります。

しかし、スマホやパソコン等の精密機器は少し複雑で、一定の安定した電圧を与えてあげる必要があります。このために安定した電圧を長時間供給するための仕組みが備わっており、携帯して使えるようにバッテリーに電気を蓄えています。

電気を蓄えるために使用される携帯のモバイルバッテリーの場合の電圧(V:ボルト)は5Vで一定です。

モバイルバッテリーに表示されている「1000mAh」や「5000mAh」という単位(mAh:ミリアンペアアワー)は、どれだけの電流(A:アンペア)を1時間(1hour)流し続けられるかという表示です。

「1000mAh」という表示の場合は「1000mA = 1A」を1時間流せるということです。

最近では「10000mAh」を超える容量のモバイルバッテリーも安く手に入るようになりました。「10000mAh」にもなると「10A」を1時間流せるということになり長時間使えて便利なように思いますが、それだけ多くの電気エネルギーを蓄えていることになります。
もし故障等で内部でショートして一気にこのエネルギーが放出されることを考えると発火による火傷や火災の原因になるため非常に危険です。
容量に関わらず言えることですが、容量の大きいバッテリーは特に取り扱いに注意し、高温の車の中に放置したり衝撃を加えたり、安いからといって信頼性の確認できないものを使用したりしないよう注意しましょう。

5.まとめ

電気について、今回は「電圧」と「電流」の関係をイメージするために、電気の動きを水の流れに例えて紹介してきましたが、以下の3点だけ覚えておいてください。

①電気で動くものを動作させるには「電流」が必要。
②「電流」を流すためには「電圧」が必要。
③「電圧」の大きさ、容量によって流せる「電流」の大きさ、流せる時間は変わる。

電気とは何かと言われると状況によっても変わりますが、ここでは「電圧」によって発生する「電流」と表現しておきます。

それでは電流とは何でしょうか?定義式を用いて定義されてはいますが難解で、この理解が必要な状況は限られると思います。

次回はこの電流について紹介します。簡単に説明する方法はいろいろあるとは思いますが正しく知ってもらいたいので、ちょっと難しい内容になるかもしれませんが私なりの方法で図を交えてわかりやすく紹介できればと思います。

電流の紹介ですが金属の正体についても知ることができる内容になると思いますので是非確認してみてください。

電流とは?「電流」の動きは「電子」の動き
電流を知るには電子を知ろう。電流の流れは電子の動き、電子の動きを見れば一目瞭然、電流について画像を多めに使って簡単にわかりやすく紹介します。

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