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電圧とは?

電気設備

電圧とは、電気回路の電源からの圧力で、電荷を持つ電子(電流)を導電ループに押し込み、照明を点灯させるなどの仕事を可能にします。

電圧とは?

電圧とは、電気回路の電源からの圧力で、電荷を持つ電子(電流)を導電ループに押し込み、照明を点灯させるなどの仕事を可能にします。

簡単に言えば、電圧 = 圧力であり、ボルト(V)で測定されます。この用語は、今日の家庭用バッテリーの先駆者で、ボルタ電池の発明者であるイタリアの物理学者、Alessandro Volta (1745-1827)から名付けられています。

電気の初期には、電圧は起電力(emf)として知られていました。それが、オームの法則のような方程式で電圧は記号Eで表される理由です。

単純な直流(DC)回路での電圧の例:

電圧とは? - ヘッダー
  1. このDC回路では、スイッチは閉じています(オンになっています)。
  2. 電源の電圧(電池の両極間の電位差)により、電池のマイナス端子から電流としての電子を流す圧力が生まれます。
  3. 電流がライトに到達し、光ります。
  4. 電流は電源に戻ります。

電圧は交流(AC)電圧または直流(DC)電圧のいずれかです。違いは次の通り:

交流電圧(デジタル・マルチメーターでは と表される):

  • 下図のように、均等に起伏する波のような流れ:
    AC電圧
  • 一定の間隔で向きが逆になります。
  • 一般的に発電機を介してユーティリティによって作られ、水、蒸気、風、または熱を流すことによる回転運動の機械的エネルギーが電気エネルギーに変換されます。
  • DC電圧よりも一般的です。ユーティリティは、ほとんどの機器がAC電圧を使用する家庭や企業にAC電圧を供給します。
  • 一次電圧の供給は国によって異なります。例えば、米国では120ボルトです。
  • テレビやコンピュータなどの家庭用デバイスの中には、DC電圧の電源を使用するものがあります。これらは整流器(例えばラップトップ・コンピュータのコードの途中にある分厚い塊など)を使用して、AC電圧と電流をDCに変換します。
発電機
発電機は回転運動を電気に変換します。回転運動は一般的に、水流(水力発電)、またはガス、石油、石炭、原子力によって加熱された水からの蒸気の流れによって引き起こされます。

直流電圧(デジタル・マルチメーターではV line dashおよびmVと表される):

  • 一方向にのみ、直線で移動します。
  • 一般的には、バッテリーなどの貯蔵エネルギー源によって生成されます。
  • DC電圧の電源には、正および負の端子があります。端子は回路内の極性を確立し、極性を使用して回路がDCかACかを決定できます。
  • 一般的にバッテリー駆動のポータブル機器(自動車、懐中電灯、カメラ)で使用されます。

電位差とは?

電圧と「電位差」という用語は、しばしば同意語として使用されます。電位差は、回路内の2つの点間の電位エネルギー差といったほうがよいでしょう。差の量(ボルトで表される)が、電子を特定のポイントから別のポイントに移動させるために存在している電位エネルギーの量を決定します。数量は、回路を通してどれだけの仕事を行うことができるかを示します。

例えば、家庭用単3アルカリ電池は1.5Vです。一般的な家庭用コンセント(米国)は120Vです。回路内の電圧が高いほど、より多くの電子を「押し出し」、仕事をする能力が高まります。

電圧/電位差は、タンクに貯蔵された水と比較することができます。タンクが大きく、その高さ(およびその潜在的な速度)が高いほど、バルブが開き、水(電子)が流れるときに衝撃を作り出す水の能力が大きくなります。

電圧測定が役立つ理由

技術者は、回路が慣例的にどのように機能するかを知ることで、ほとんどのトラブルシューティング状況に対応します。

回路は、小型機器から家庭用機器、産業用モーターまで、負荷にエネルギーを供給するために使用されます。負荷には、電圧や電流など、標準的な電気基準値を特定する銘板が付いていることがよくあります。銘板の代わりに、一部の製造業者は、負荷の回路の詳細な回路図(技術図)を提供しています。マニュアルには、標準値が含まれている場合があります。

これらの数値は、負荷が正常に動作しているときにどのような読み値が予想されるかを技術者に知らせます。デジタル・マルチメーターの読み値は、基準からの偏差を客観的に識別できます。それでも、技術者は知識と経験を使用して、そのような差異を引き起こす要因を決定する必要があります。

参考文献:Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.