基礎のきそ２

　電流・電圧・抵抗の関係はすでに「基礎のきそ」で述べましたが、電気とは何ぞやという事から受け売りで述べてみましょう。
　

　そもそも電流とは？　

電流とは、電子が動いている状態です。

中学生の頃の理科で覚えたと思いますが、物質の基本要素は約百数種類の「原子」で成り立っている事が判っています。。

「原子」のその全ては「核」と核の周りを運動する何個かの「電子」で成り立っています。
原子番号１は「Ｈ（水素）」ですが、この原子番号とその原子が持っている電子の数は一致しています。だから「Ｈ」は１個、「Ｈｅ（ヘリウム）」は２個、原子番号１４の「Ｓｉ（シリコン）」は１４個の電子を持っています。

この原子が有している電子は「電荷」と呼ばれる電気の素を持っていますが、これは「－」マイナス電荷であり、核は「＋」プラス電荷を持っており、核を中心にして電子がその周りを運動しています。ちょうど太陽を中心として惑星が運動している太陽系のモデルを思い浮かべれば判り易いかもしれません。
太陽系と違うのは、惑星は太陽を廻る軌道から外れる事は有りませんが、電子は核から遠い所の電子ほど（外殻電子）外部からの影響を受けて核から離れてフラフラする事です。この電子を「自由電子」と呼びます。

外殻電子は外部からの影響で自由電子となり動き始めます。それを「電流」と呼びます。
この時の外部からの影響は大部分を「電圧」と呼びます。

　ポイント　　　

　プラス・マイナスは基準によって変わる
普通の乾電池は１．５Ｖですが、基準をマイナス端子に取るとプラス１．５Ｖと呼び、
基準がプラス端子ならマイナス１．５Ｖと呼びます。
つまり、２点間の相対的な量である事になります。
（電圧１．５Ｖは変わらないが電流の流れる方向によってプラス・マイナスを判断すると言う事です）

　電流は電圧の高いところから低いところへ流れる
電流を水の流れに例えれば理解出来るでしょうか？水が高い所から低い所に流れるのと同じですし、高低差が無ければ水は流れません。電気も電圧に差が無ければ流れません。

　電流の流れる方向と電子（電荷）の流れる方向は逆に決められています
これは電子が発見された１８世紀には電荷がマイナスである事が解らなかった為です。
電流はプラスからマイナス方向に流れるけど、電子（電荷）はマイナスからプラス方向に流れるという事をそのまま覚えればいいという事です。
電子レベルで工作はしませんから態勢に影響は有りません。但し、トランジスタの基本等を勉強する時は必要になります。トランジスタの基本は電子の動きで説明されるからです。

　直流と交流　　　時間の要素を加えると変化が・・・・

図５

乾電池の電圧は使うと徐々に減ってきますが、秒単位で変化する事は無く一定と考えられます。時間の経過に対して大きさが一定の電圧を「直流（ＤＣ：Direct Current）」と呼びます。

家庭のコンセントに来ている電気は１秒間に５０回または６０回その大きさとプラスマイナスが変化します。この様な電気を「交流（ＡＣ：Alternating Current）」と呼びます。

（図５は電圧の波形を示しましたが、電流の波形も同様です）

簡単に言うと、時間と共に０Ｖを上下すれば交流って事かな。

　交流は難しいかも　

家庭用の交流は１００Ｖ（西日本は１１０Ｖ）ですが、波形を見てどこが１００Ｖか解りますか？

図６

直流が１００Ｖの時と同じ仕事量（熱量）を発生する振幅を実効値と呼びますが、それを１００Ｖとすると、実際の波形の上限は１４１．４Ｖになります。これを最大値と呼びます。

最大値Ｖｐ＝141.4Ｖ
実効値Ｖｒ＝100Ｖ

これはＶｒ＝Ｖｐ／√２
と表されます。

つまり、１００Ｖと言われる交流は瞬間的には１４１．４Ｖの値を示す事になります。

交流の値は特に断わりが無ければ実効値で言い表すのが普通です。
ですが最大値は√２倍である事を忘れてはいけません。