質問: 電圧、電流について 今、直流のことで考えているのですが、回路が切れていても例えば乾電池のプラス側は1.5vの電圧がかかっていて、電池のマイナス側は0v(アースという?)アースとマイナスのつながりもよくわかりませんが・・・。 という状態は、水道で蛇口を閉めていても水圧がかかっているのと同じ、という感覚で理解しているつもりです。 電気回路で10vの電圧がかかった状態で、10ωの抵抗がつながっているとき、10ωの抵抗で電圧降下が発生して、10vから0vになる。 と教えてもらいました。 なぜ、電圧降下がおこるのですか? これとは別に、「電流は電子の流れ」というのも教えてもらいましたが、例えば「電球を光らせても電子がなくなるわけではない。」と思います。 そう考えると、「電子の流れって一体何をしているのだろう?」と思ってしまいます。 これも、「電気を水にたとえて考えてみると」というところからの疑問です。水は使った(流した)分はなくなると思います。でも、電子は流してもなくならないと思います。例えば水素から電子がなくなってしまうと陽子だけになると思います(それはおかしくないですか?)。 電流は電子の流れ、それで電球が光る、その後電子はどうなるの、どうして電圧が下がるの? これが理解できません。 よろしくお願いします。
回答: q1 ・・・ そのとおりです。 人間の体内抵抗は500ωと言われています。 乾燥している時など、皮膚の抵抗は1~100kω位で変動します。 接地抵抗は最大で100ω以下と決っています。 q2 ・・・面積や体積が関係するのか?の意味が良く分かりません。 q3 ・・・その様な理解で良いと思います。 富士山の高さは3776mですが、これは東京湾の海面からの高さを言っています。地球の中心からの高さが本来の高さと言っても良い訳です・・、つまり基準は人間が都合の良い所に決めている訳です。 q4 ・・・プラスをアースにした場合、富士山を見るのではなく、日本海溝を見る様に、海の中を見ることに相当します。 q5 ・・・ショートのイメージはそれで良いでしょう。 電線への影響・・・p=i×i×r「w」のジュール熱により、電線が焼ききれたり、絶縁物が劣化したりします。 電線の太さ・電線の材料・流れる電流の量により、その程度が決ります。 電池(電源)への影響・・ヒューズなどの保護装置が途中に入っていなければ、電池の化学作用が続く限り、電圧を電線と電池の内部抵抗の和 で割った電流が流れます。 電池は熱を持ち、電解液の噴出などが起ります。 q6 ・・・ その通りです。 q7 ・・・ 電子の振る舞い・・ 以前にも書いたと思いますが、電子の流れを電流と説明した方が説明しやすい場合と、説明しにくい場合があります。 q7は電子の流れでは説明しにくい部類ですね。 水に例えて・・・ 水はある地点から10m持ち上げると、10mに相当する位置エネルギーを得たと言います。 この場合10mに相当するエネルギーは得ますが、水そのものは何も変化しません。 厳密に言えば、水の何処かにエネルギーは蓄えられるのでしょうが... 物理ではその所は問題にしていませんね。 どうか、その所は研究なさってくださいね・・・私には分かりません。 水が10m流れ落ちると、位置エネルギーが運動エネルギーに替わります。 が、水そのものものは何も変化しません。 エネルギーの形態が変っただけです。 これを説明しているのが、ベルヌイの定理(あるいはエネルギー保存の法則です) q8 ・・・ もし、将来4端子網などの回路理論を学ぶまで、疑問としてお持ちください。 q9 ・・・ これはご自分で研究されて下さい。 もしくは、力学の得意な方が説明してくれる事でしょう。