電気の基礎(電圧と電流と抵抗)

電気の基礎(電圧と電流と抵抗)

 

 初めての記事は、電気のお話をするうえで避けられない電圧(でんあつ)と電流(でんりゅう)について説明します。

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 図のように電池と電球を電線でつないでスイッチをON(つなぐ)にすると電球が点灯します。OFF(はなす)すると電球は消えます。これは、電池のプラスから電気が流れて電球を通って電池のマイナスに戻ってくるからです。スイッチで電線を切り離すと電球は消えます。

 

 電球が点灯するにはある程度の量の電気が電球に流れなければなりません。電気の流れる量のことを電流といい、電流が大きいほど電球は明るく点灯します。電流をたくさん流すためには、電圧を高くします。電圧というのは電気の圧力(押す力)です。

 水道と同じと思えば簡単です。水圧(水の押す力)が高いと一度にたくさんの水がながれます。水圧が低いと水は少ししか流れません。

 

 この関係をオームの法則といいます。名前は覚えなくても良いですが、家電を使う上でも知っていた方が良い大事な法則なので以下に整理します。

 

 オームの法則を式で表すとこのようになります。

 

 電圧(V)= 電流(A)× 抵抗(Ω)

 

電圧:電気を流すための圧力(押す力)

    単位はV(ボルト)といい、電気を流そうとする力の大きさを表します。

電流:電気の流れる量  

    単位はA(アンペア)といい、電気の量を表します。

抵抗:電気を消費する部品

    単位はΩ(オーム)といい、電気の流れにくさを表します。

 

 ※ここでは、電球を抵抗(ていこう)という言葉に置き換えています。抵抗というのは電気が流れるのを妨げようとする部品のことです。流れるのを妨げられた電気は熱や光に変わり、消費されます。従って、電球も一種の抵抗ですので、一般的な呼び名である抵抗という言葉に置き換えました。 

 

 

 <式が意味すること>

 ・抵抗が変わらなければ、電圧を大きくすると電流が大きくなる

 ・電圧が変わらなければ、抵抗を下げると電流はたくさん流れる

 

(例)

  電圧5Vで抵抗が100Ωだったら、電流は0.05Aになる。

 電圧5V = 電流0.05A × 抵抗100Ω

  抵抗が100Ωのまま変わらなければ、電圧を10Vにすると電流は0.10Aになる。

  電圧10V = 電流0.10A × 抵抗100Ω   

  電圧が5Vのまま変わらなければ、抵抗を10Ωにすると電流は0.50Aになる。

   電圧5V = 電流0.50A × 抵抗10Ω 

 

最後にこのような回路を用いて離れたところにいる人とコミュニケーションをとる方法を紹介します。

 

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 この絵のように、この回路を使うと離れた場所にいるAさんとTくんの間でコミュニケーションをとることができます。Aさんがスイッチを押す(ONする)と回路がつながってTくんの電圧計が0Vから5Vに変わります。AさんがスイッチをOFFにすると、Tくんの電圧計は0Vになります。

 ※抵抗の両側にあるものを電圧計といい、抵抗にかかる電圧を測ることができます。

 

 これだけだと何のことかわかりませんが、二人の間で電圧計が「5Vになったら~をする」とか「5Vが2回続いたら~をする」「5V、0V、5Vと来たら~をする」など、いろいろな約束をあらかじめ決めておけば、離れた二人の間でコミュニケーションをとることができます。この約束を通信の世界では「プロトコル」といいます。

 

 インターネットなどの本で「TCP/IP(ティーシーピーアイピー)」というのを聞いたことがあるかもしれませんが、このIPはインターネットプロトコルの略でインターネットで通信する際のお約束のことです。