質問: 電圧と電位の関係 はじめまして。 友人から、【電圧】とは何かと聞かれました。 あいまいな知識しか無くて答えられなかったので、ネットで調べてみました。 しかし、下記のことが解りません。 電圧とは、電位差とのことでした。 電位(qed)とは、qeの力に逆らってdだけ移動するエネルギーとのことでした。 q[c]:電荷量。cはクーロンの略。位置エネルギーにおけるm(質量 kg)に相当。 電荷:素粒子(物質や場を構成する最小単位とみられる粒子)が持つ性質のひとつ。 電子はマイナスで陽子はプラス。 e[n/c] :nはニュートンの略。電界の強さ。位置エネルギーにおけるg(重力加速度 m/s^2)に相当。 d〔m〕:移動距離。位置エネルギーにおけるh(高さ m)に相当。 参考として、位置エネルギーmghとは、mgの力に逆らってhだけ移動するエネルギーとのことでした。 1[c]の電荷を運んで1[j]を要した場合、この電位を1[v]と表現するとのことでした。 なぜ、電位に【差】が生じると、電流が流れるのですか? また、記号eはenergy(エネルギー)の略、記号dはdistance(ディスタンス)の略でしょうか? どうか教えて下さい。 参考url http://www.buturigaku.net/main01/electricity/electricity12.html
回答: こんにちは。 いちおう物理を専門とする者です。 > なぜ、電位に【差】が生じると、電流が流れるのですか? 正確な説明は教科書とかネットのどこかに既にあると思うので、 ここではイメージのみを説明します。 電圧とは何か? もし電流を地下水の流れのようなものになぞらえるなら、 その流れを生じさせる水圧にあたるものが電圧です。 たとえば東西方向の流れを生じさせるには、東と西の地下水の水位に差があればよく、 その差が流れを駆動する力となります。 同じように、金属のなかに電流を生じさせるには、両端の電位に差があればよいわけです。 なお、あえて川の流れでなく地下水になぞらえたのには理由があります。 川や海の場合、運動エネルギー(慣性の影響)を含めて考える必要がありますが、 地下水の場合は慣性は無視できて、水位差(水圧)と速度が比例するという式になります。 金属のなかの電流についてのオームの法則は、川の流れよりも地下水の流れに近いのです。