電流と電圧の違いを説明できる? 電力や抵抗などについても確認【親子でプチ科学】

電流と電圧の違いを説明できる? 電力や抵抗などについても確認【親子でプチ科学】

  • HugKum
  • 更新日:2022/11/25
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日々の生活に欠かせない電気について、耳にすることも多い「電流」と「電圧」の違いを正しく理解していますか?
それぞれの意味や違いを、わかりやすい例えとともに紹介します。電気にまつわるその他の単語についても触れますので、知識を深めましょう。

電流と電圧とは?

身近な電流と電圧ですが、それぞれどのようなものなのか説明できなかったり、混同していたりすることも珍しくありません。まず、用語の意味を理解し基礎知識を得ましょう。

電流とは回路を通る電気の流れ

電流は電気が流れると書く通り、「回路を通る電気の流れ」のことです。電気の素である電子と呼ばれる小さい粒が、1秒間に流れる量を「A(アンペア)」という単位で表します。

アンペアの数字が大きいほど、流れている電子の数が多くなり、より多くの電流が流れていることを示します。

家庭では、電流が何アンペアまでと契約で決められているのが一般的です。アンペアブレーカーやスマートメーターで管理されています。

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切り替えスイッチが並ぶブレーカーの配電盤

電圧とは回路に電流を流そうとするはたらき

電流は自然に流れるわけではなく、電圧によって送り出されることで流れていきます。「回路に電流を流そうとするはたらき」が電圧で、単位は「V(ボルト)」です。ボルトの数字が大きいほど、より強い圧力がかかっていることを示しています。

電圧は世界共通ではありません。日本では100Vが基本ですが、欧米では220~240Vが一般的です。低い電圧に設定しているのは、誤って感電してしまった際も電圧が低いほうが人体へのダメージが抑えられるという、安全面を考慮した結果だといわれています。

電流と電圧の違いを例えでわかりやすく解説

「電流と電圧を言葉で説明されただけではわかりにくい」という人もいるでしょう。そこで、それぞれについてわかりやすい例えを用いて説明します。

車で例える電流と電圧

日々の生活で目にする光景を、電流と電圧に例えて見ていきましょう。電流を道路を走る車の台数、電圧を制限速度に例えて考えるとわかりやすくなります。

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電流・電圧を、車の交通にたとえると…

道路を走る車の数が多いということは電流が大きいということで、制限速度が高いということは電圧が大きいということです。

道路の制限速度が高ければ、より多くの車が移動できるようになります。つまり、電圧が高くなれば送り出される電流も大きくなり、より多くの電力が得られるということです。

電気にまつわるその他の単語

電気に関連した言葉は、他にもあります。耳にしたことはあっても、どのようなものなのか説明できないことが多い言葉の意味を確認しましょう。

電力

電力は「電流の仕事量」のことで、「W(ワット)」という単位で表します。電力は「電流×電圧」で計算します。

一般的にコンセントに流せるアンペア数は15Aまでのため、一般家庭の電圧の100Vをかけて出た1,500Wが、一つのコンセントで使える電力です。

また、一般的なブレーカー(安全装置)の容量は20Aなので、一つの回路で使用可能な電力は2,000Wになります。

ワットは電球の明るさを示すのにも使われています。ただ、近年はLED電球が普及したことによって、光の量を表す「lm(ルーメン)」という単位も使われています。

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イルミネーションなどに使用されるLEDライト。LEDとはLight Emitting Diodeの頭文字で「光る半導体」の略称。従来の電球に比べ消費電力が低い。

電気抵抗

電気を通しにくくするものが電気抵抗で、その度合いを示す単位が「Ω(オーム)」です。オームの数値が大きいほど、電流が流れにくくなります。

電気抵抗値が低い物質の一つが金属です。中でも銀や銅は電流が通りやすいため、さまざまな機器のケーブルや導線に使用されています。

また、一部の合金を低温にすると、電気抵抗が全くない「超電導」という状態になり、電圧をかけなくても電流が流れます。

一方、電気抵抗が強い物質の一つが水です。しかし、水中に溶けている物質の働きによっては、電気が通りやすくなるという特徴もあります。

直列回路と並列回路

回路は電流が通る道筋のことで、冷蔵庫・電子レンジ・エアコン・照明など、家庭で使用するさまざまなものに使われています。電化製品のプラグをコンセントに差し込むことで回路がつながり、電気が流れるのです。

回路は、導線の道筋の数によって2種類に分かれます。道筋が1本の場合は「直列回路」で、2本以上に枝分かれしている場合は「並列回路」です。

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直列回路(左)と並列回路(右)

電池

電池は大きさによって呼び方が異なります。いちばん大きいものが「単1形」で、最初に作られた電池です。その後、「単2形」「単3形」「単4形」が作られ、大きさが少しずつ小さくなっています。

それぞれの電池の電流や電圧に差はありませんが、「電気の量」が異なっています。単1形のほうが単4形よりも多くの燃料を保てるため、より長く電流を流し続けられるのです。

電池は主に、電解液・プラス極の材料(銅板)・マイナス極の材料(亜鉛板)で作られています。まず、亜鉛板から亜鉛イオンが電子を残して電解液に溶け出します。そうしてマイナス極の亜鉛板に残された電子が、導線を伝ってプラス極の銅板へ移動することで電気が発生するのです。

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日常で見かける電池の種類

電気の基本、電流と電圧

電流は「A(アンペア)」で示され、回路を通る電気の流れのことです。電圧は「V(ボルト)」で示され、電流を回路に送り出すはたらきを指します。「W(ワット)」で表す電圧は電流と電圧をかけたもので、電流の仕事量のことです。

電流が通る道筋である回路には、直列回路と並列回路があります。私たちの暮らしに欠かせない電化製品は、電流と電圧の働きによって使用できるのです。

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構成・文/HugKum編集部

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