電流と電圧の違いを説明してくださいと言われてサラッと説明できる人はなかなかいないのではないでしょうか。今回はそんな分かりそうで分からない電流と電圧の違いや電力についてご紹介していきます。
電流とは
電流とは、その名の通り電気の流れのことで、1秒間に流れる電子の数のことです。単位は「A(アンペア)」で表されます。電流の数値が大きくなるほど、流れる電子の数が増え、より多くの電流が流れます。例えば、1Aと2Aでは流れる電子の数は2倍ということです。
電圧とは
電圧とは、電子が流れる勢いや、電流を流そうとする働きのことです。単位は「V(ボルト)」で表されます。電圧の数値が大きくなるほど、流れる電子の勢いが増します。
電圧については別のページで詳しく説明していますので、こちらも合わせてご覧ください。
電力とは
電力とは、電気が仕事をする力(エネルギー)のことです。単位は「W(ワット)」で表されます。電力がたくさんあれば、たくさんの仕事をすることができるのです。
電力は、「電流(A)×電圧(V)」で計算できます。そのため、電流と電圧の大きさで、どれだけ仕事ができるかが決まります。
電流と電圧の違いを車で例えてみよう
上で、電流は1秒間に流れる電子の数、電圧は電子が流れる勢いと説明しましたが、電子なんて目で見えるものでは無いので、イメージしづらいですよね(^_^;) ですので、日常で目にする「車」で例えてみましょう。
道路を走る車の台数を電流、車の速度を電圧とします。電流が大きいということは、たくさんの車が走っている状態です。電圧が大きいということは、速いスピードで車が走っている状態です。
電流も電圧も小さければ、少ない仕事しか出来ませんし、電流も電圧も大きければ、それだけたくさんの仕事をすることができます。
電流値は好きな値に設定できるの?
上で、電流の数値が大きくなるほど、流れる電子の数が増え、より多くの電流が流れますと説明しましたが、実際には、電流値を指定することはできません。どういうことかと言うと、電圧は調整することができるのですが、電流というのは、使用する機器(電化製品など)によって変動します。つまりは、電圧を指定し、使用する機器(電化製品など)が欲しいだけの電流を供給しているのです。なので、○○Aの電流を流したいというやり方は間違いなのです。
ある抵抗値の製品があり、指定した電圧の電気を流すことで、流れる電流値が決まり、その製品の動作に影響を及ぼします。
例えば、ミニ四駆のモータを作動させる時の電流、電圧で考えてみましょう。電圧を上げていくと、徐々にタイヤが回り始めます。これは、タイヤを回すためのトルクに勝てるだけの電気が流れているからです。そして、このタイヤが回り始める時が最もトルクが高く、たくさんの電流が必要になります。
さらに電圧を上げていくと、タイヤを回す(車体を前に進める)ために必要なトルクが下がっていき、それと反比例して、タイヤの回転数が上がっていきます。この時、電圧は徐々に上がっていきますが、電流は徐々に下がっていきます。そして、タイヤを回す(車体を前に進める)ために必要なトルクが0となる時が、最もスピードが出ている時です。この時、電圧は最大となり、電流は最小となります。
グラフで表すとこのようになります。
このグラフを理解するのは少し難しいかもしれませんが、理解できるようになれば、先ほど話した内容がここから読み取れます。
「ミニ四駆の電源の電圧を上げればもっと速く走れるのでは?」と思った方、その通りではあります。ですが、モータの性能限界以上の出力を出そうとした場合、モータから火が出たり、バースト(破裂)しますので、非常に危険です。無茶なことはしないようくれぐれもご注意ください。
あとがき
いかがでしたでしょうか。電流や電圧に関する知識があれば、ミニ四駆をめっちゃ速く走らせたいといったことができるようになったり、より安全に日常生活を送ることができるようになります。
他にも電気に関する記事を書いていますので、ぜひ見てみてください。
最後までご覧くださいましてありがとうございました。