電位差･電圧の仕組み【電気代はかせ】

◆電位差･電圧の仕組み(目次)

　電位差とは、基準点と測定点を設定した場合の２点間の電位の差の事です。

　この電位の差を「電位差」もしくは「電圧」と呼んでおります。

　例えばA点とB点の２つの点で電位差が生じる場合は、仮にA点の電位が高い場合は必ずA点が「プラス」B点が「マイナス」の電極となります。

　電気はこの電位差によって電子が流れ電流が生じることによってエネルギーを生み出し仕事をこなします。

　電位と電位差・電圧についての解説に関しては多くの書籍で水の流れをイメージする解説がなされております。

　身近にあり重力の働きが容易に見える水の流れと電気の流れの仕組みも同じ高い場所から低い場所へ流れるという特徴がある為です。

　ダムは水をせき止めて貯水し、高い水位から水を放流する際のエネルギーを活用してタービンを回し「電力」を生み出しております。

　この仕組みが成り立つ原因は水位が高い場所から水位が低い場所へ水が流れるという自然の仕組みがある為です。

　この水の流れの仕組みは電気の流れにもそのまま当てはまり、電気は電位の高い場所から電位の低い場所へ電流が流れていきます。

　水位の差が大きくなるほど水の流れは早くなり大きなエネルギーを生み出すように、電気もまた「２点間の電位の差(電位差)」が大きくなるほど電気エネルギーが大きくなります。

　一定量の水を使用してエネルギーを生み出し続けるにはどうしたらよいでしょうか？

　水は水位の高い場所から低い場所へ流れ続けるため、川のように淀みなく水が流れ続けている場所の場合は川の流れを利用してエネルギーを生み出し続けることは可能です。

　しかし、人工的に一定量の水を利用してエネルギーを生み出すためには、低い場所へ流れていった水をもう一度汲み上げて利用する必要があります。

　ですから水位差を保ち続けるには、ポンプなどを利用して常に水を汲み上げて水位差を維持する必要があります。

　これは電気の場合も同様で、継続的に電気エネルギーを生み出し続ける為には、「プラス極」から「マイナス極」への電気の流れを淀みなく一定に作り続けてあげる必要があるのです。

　この一定の流れを作り出すための電位差を作り出している製品がパソコンや携帯電話など多くの電化製品に使用されている「電池」や「発電機」なのですね。

　乾電池の表面をよく見ると「1.5V」などの数字と英語の「V」の表記を見つけることができます。

　この「V」ボルトとは、電池が持っている電圧を示す単位です。

　1.5V電池は対応する電化製品などに装着すると電池の内部で電圧を発生させて電位差を生じ電流を生み出す能力を持っております。

　ですから電池はとても小さな発電機として考えても良いでしょう。

　また電池には広く普及している1.5Vの単3電池、単4電池の他にも単1･単2・単5電池があり、どの電池も同じ「1.5Vの電圧」を発生する能力を保持しております。

　乾電池は製品に対応する電池サイズを選択する必要がありますが、同じ1.5V電池の場合は単一電池が最も発電時間が長く、単5電池が最も発電時間が短くなります。