電圧と電流の違いは何?




電圧と電流の違いについてわかりやすいように、水鉄砲にたとえて説明してみます。

初めて耳にする人には、電圧や電流 といっても、何しろ目に見えないものなので、ピンとこないかもしれません。

電圧と電流の違いは何?

電圧と電流の違いを理解するには、筒型の水鉄砲を考えると良いでしょう。

筒型の水鉄砲は筒(つつ)が大きくて、水が出る穴は小さくなっています。

電気に当てはめる
電圧\(\cdots\)ピストンを押す力
電流\(\cdots\)飛び出す水の量
抵抗\(\cdots\)水が出る穴の大きさ
  • ピストンを押すと水が押されて、筒の先の小さい穴から飛び出します。
  • ピストンを押す力が弱ければ、水の勢いは弱くなり、水の出る量は少なくなります。
  • ピストンを押す力が強ければ、水の勢いも強くなり、水の出る量も多くなります。

 
このように考えると、電気に詳しくない人にも理解できるのではないでしょうか。

電圧 はピストンを押す力、電流 は押し出される水の量、抵抗 は水が出る穴の大きさになります。

水の量(電流)を多くするには、水が出る穴の大きさ(抵抗)を変えないのであれば、ピストンを押す力(電圧)を大きくすれば良いことになります。

また、水の出る穴の大きさを大きくすれば、(抵抗)が小さくなりますので、ピストンを押す力(電圧)が同じであれば、出る水の量(電流)は多くなります。

■ 電圧

電圧はピストンを押す力のことで 電気の圧力 ことです。

圧力ですから、電圧のことは「電圧が高いとか低い」といいます。

■ 電流

電流は押し出される水の量のことで 流れる電気の量 のことです。

流れる電気の量のことですから、電流のことは「電流が多いとか少ない」といいます。

■ 抵抗

抵抗のことは「抵抗が大きいとか小さい」とかいいます。

電圧

電圧は記号に \(V、E\) を用い、単位に \(\rm[V]\) (ボルト)を使います。

乾電池を例にすると、デッパリがある方が電池のプラス側です。

そして、平らな方がマイナスになります。

乾電池などには、電圧が表示されています。通常このタイプの乾電池は1.5ボルトです。

その他にも、使用できる期限やアルカリ電池なのか、マンガン電池なのかの表示があります。

電流

電流は記号に \(I\) を用い、単位に \(\rm[A]\) (アンペア)を使います。

図のように、電池に豆電球を接続してスイッチを入れると、電流が流れます。

電池のプラスから豆電球を通して、電池のマイナスに向かって電流が流れます。

電流の流れと電子の流れる向きは反対です

電流は電池のプラスから、電池のマイナスに向かって流れるといいましたが実際は違います。

電流は電子の流れで作られています。

電子はマイナスの電気を持っています。

電子が移動することで電気が流れるわけですが、電子は電池のマイナスから出て電池のプラスに流れます。

これは、電流の向きと反対になります。

電流と電子の流れる向きについては次の記事が参考になります。
■関連記事■ 電流と電子はなぜ向きが逆なのか?

電子

1つの電子が持つ電気量
1 個の電子が持つ電気量を素電荷といい \(e\) で表し単位に \(C\) クーロンを使います。

  • 素電荷 \(e=1.60219×10^{-19}\quad\rm [C]\)
  • 電子の持つ電荷はマイナスの電気です。
  • 電荷は \(Q\) で表し、単位に \(C\) (クーロン)を使います。

電流の大きさ

電流の大きさは 1 秒間に流れる電子の量で表します。

電流を \(I\) 、電荷(電気の量のこと) \(Q\) 、時間を \(t\) とすると、電流は次の式で表されます。

\(I=\cfrac{Q}{t}\quad\rm[A]\) 

\(1\rm A\)(アンペア)の電流とは、1秒間に\(1\quad\rm [C]\)(クーロン)の電気量が移動することをいいます。
 

1アンペアを電子の数に換算すると

  • 電子の個数\(=\cfrac{1}{1.60219×10^{-19}}≒6.24×10^{18}\) 個になります。

電圧と電流と抵抗の関係

電圧を \(V\) 、電流を \(I\) 、抵抗を \(R\) とすると次の関係があります。。

電流 \(I\) = 電圧 \(V\) ÷ 抵抗 \(R\) で表されます。

\(I=\cfrac{V}{R}\quad\rm[A]\)

電気の基本の法則で オームの法則 といいます。

オームの法則については次の記事が参考になります。
■関連記事■ 初めて見る人が理解できるオームの法則

以上で「電圧と電流の違いは何?」の説明を終わります。