先ず最初に👁️‍🗨️

「電流・電圧・抵抗の関係は？」

では、ここから問題です💬

1.直流と交流の違い？

2.直流とは？（具体例）

【乾電池】

【ボタン型電池・コイン型電池】

【バッテリー】

✸電化製品内部は直流、家庭のコンセントは交流、どうしている？

3.交流とは？（具体例）

✸なぜ50Hzと60Hzに分かれている

✸周波数が違っていても大丈夫？

✸理論的に考えてみます🤨

4.感電で注意することとは？

✸人体に電流がどれだけ流れると危険なのか？

5.静電気とは？

6.電気はどうやって作る❓

✸発電の種類？

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先ず

【「電流・電圧・抵抗の関係は？」】

電圧＝電流 × 抵抗

オームの法則です♎👁️‍🗨️

１８～１９世紀に活躍したドイツの物理学者ゲオルク・ジーモン・オームが発見した法則です。抵抗の単位オーム(ohm)はこの名から来ています。

電圧とは、「電気を押し出す力」のことで、英語でVoltage、単位はV（ボルト）

電流とは、「導体を伝わる電気の流れ」のことで、英語でCurrent、単位はA（アンペア）

抵抗とは、「電気回路の電流の流れに対し反対するもの」で、英語でResistance、単位はΩ（オーム）

例）100Ωの抵抗機器に100Vをかけると何アンペアの電流が流れるか?

オームの法則によって、電流Ｉ＝電圧V➗抵抗Ｒ＝100(V)÷100(Ω)＝1(A)←いちアンペアとなります。

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1.【直流と交流の違い？】━ ～

直流とは、流れる方向が変化しない電流である。英語ではDirect Currentと言い、頭文字を取ってDCと言います。

交流とは、一定の周期で流れの向きが変化する電流である。英語ではAlternating Currentと言い、頭文字を採ってACと言います。

以下、直流と交流の具体例を記載

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2.【直流とは？（具体例）】━

身近なものは乾電池、バッテリー

「＋」極と「－」極があり、電流が一方向にしか流れません。

……

【乾電池】（マンガンやアルカリ）は、単1、単2、単3、単4、単5、単6型、角型9Ｖの7種類程度あります。角型以外は1.5Vです。

アルカリ乾電池は、大きな電力が必要な機器の使用に向いています。ちなみにですが、乾電池は、単1が一番大きく、単2、単3、単4・・・と数字が大きくなるに従い、乾電池自体の大きさが小さいものになっています。

「マンガン電池」や「アルカリ電池」は、使い切りで、充電できません。

絶対充電しないでください。充電すると、火が出たり破裂したり危険です。

充電すれば何度も使える電池を、充電式電池（二次電池とも言う。因みに一次電池を使い切りの電池と言う）と言う。充電式電池には様々ありますが、「ニカド電池」「ニッケル水素電池」「リチウムイオン電池」の3種類が広く使われています。

……

【ボタン型電池・コイン型電池】も直流です。基本はボタン電池LRは1.5Vです。コイン電池CRは3V。

これらは、充電できません。

……

【バッテリー】も直流です。

日本語で蓄電池と言います。

日本では、車両用として使用されている鉛蓄電池の事を「バッテリー」と呼んできたことから、蓄電池のことを「バッテリー」と呼ぶ事が多くあります。が、本来の英語のbatteryでは、「電池，バッテリー，蓄電池」を意味します。

バッテリーとは、自動車、航空機、農業用機械などの各種車両用以外にも、携帯電話、パソコン、デジタルカメラなどの小型電子機器やモバイル機器の電源として、様々な用途に使用されており、今や無くてはならないものとなっています。

また近年は、ハイブリッド自動車（HV）や電気自動車（EV）用として大きな注目を集めています。

……

✸家庭で使用する電化製品の内部では、直流回路がほとんどですが、家庭のコンセントは交流（AC100V）です。直流と交流の違いがあります。では、この違いをどうしているのでしょうか❓💬

電化製品の内部で、交流を直流に変えているのです。直流に変換する機器を、Automatic Voltage Regulator自動電圧調整器、DC stabilized power supply直流電源装置などと言います。家庭の電源の場合は、AC100Vの交流をDC24V,DC12V,DC5Vなどに変換しているのです。

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3.【交流とは？（具体例）】～

家庭の壁のコンセントから取れるAC100Vの電源は、50Hzまたは60Hzの交流電源です。

（Hz（ヘルツ）は周波数の単位で、１秒間にプラス・マイナスを繰り返す回数です(c/s)）

日本は静岡県の富士川と新潟県の糸魚川あたりを境にして、東側は50Hz、西側は60Hzの電気が送られています。

…………

✸なぜ50Hzと60Hzに分かれているのか❓💬

電気を作る発電機は、明治時代に輸入されました。輸入当初、関東にはドイツから50Hzの発電機が、関西にはアメリカから60Hzの発電機が輸入されたことから、現在も当時の流れをくむ形で2つの周波数が存在しています。

…………

✸では電気機器の周波数が50Hzと60Hz違っていても使用に差し支えないのでしょうか？💬

東日本と西日本間で引越すると、そのまま使用しても大丈夫なのでしょうか❓💬

結論から言えば、ＮＯ（ノー）ですが、そのまま使えるものもあります。以下参照🔽

家電製品の、一般的な周波数の対応例として、次の３種類があります。🙄「使える」「注意」「使えない」

1.使える

周波数が、50Hz の地域でも60Hz の地域でもそのまま使えるもの。

テレビ、ラジオ、ビデオデッキ、パソコン、エアコン、掃除機、電気ストーブ、電気毛布、LED電球、など

2.注意

そのまま使えますが、モーターの毎分回転数などがかわり、性能が変化するものがあります。場合によっては、壊れたり、発熱し火災することもあります。

冷蔵庫、扇風機、洗濯機、空気清浄機、加湿器など（特に製造年の古い電気機器は注意）

3.使えない

周波数の違う地域でそのまま使うことのできないものがあります。

電子レンジ、蛍光灯器具、洗濯機（特に製造年の古い電気機器は注意）

特に電子レンジは、食品を温めるマイクロ波の量も変わるため、庫内の食品が焦げることもあります。

…………

しかし、近年では、周波数が、50Hz でも60Hz のでもそのまま使えるものが増えています。

何故かというと❓💬

最近の電気機器にはインバーター「交流電源を一度直流にしてから必要とする交流に変換し、目的とする機器を的確に制御するもの」という機器を内蔵して、50Hz・60Hz共用（ヘルツフリー）タイプにして、電源周波数に関係なく使用できる機器が増えています。

…………

詳しくは、電気機器に表示されている仕様ラベル等を確認ください。

＜表示例＞

50Hz（50Hz専用）

60Hz（60Hz専用）

50/60Hz（50Hz・60Hz共用）

…………（もう少し詳しく）

✸では電気機器の周波数が違っていたらどうなるのか？💬

理論的に考えてみます🤨

周波数は、「1秒間に何個波ができるか」を表しています。

例えば、60Hzだと、1秒間に60回電流が＋と－を行き来するので、1秒間に60個の波ができます。50Hzだと、50個の波ができます。

モータの回転運動を考えと、周波数は回転数に比例します。つまり、60Hzの場合、1秒間の回転数が60回転するので、1分（60秒）間の回転数は60x60=3600rpmとなります。

回転数をN：単位のrpm（rev/min）は１分間の回転数を示す

周波数をfとすると：

N(rpm)=fx60/(P/2)

ここでPは極数で、誘導モータの固定子につくられる磁極の数です。 固定子の一次巻き線に電流が流れてN極とS極が1組生ずる場合、極数は2極です。 （固定子1回転の中にあるN,Sの数：N,S1組で1回転）

標準モータでは、2極、4極、6極・・・など。

モータのコイルで電磁力、電流、磁界の関係は、フレミング左手の法則から分かります。

（左手で中指が「電流」、人差指が「磁界」、親指が「電磁力」）

つまり、この式のfx60の部分は、60Hz（1秒間に60回転）を分単位に変換している式であるといえます。

この式「N=fx60/(P/2)」から分かるように

f=50Hzと60Hzを代入すると、

60Hzの時の回転数は50Hzの時より60÷50=1.2となり、

従って、50Hzの機器を60Hzで使用すると、モータの回転数が1.2倍速く回転するのです。回転が速くなると故障したり熱が出て火災の原因になります。

反対に、60Hzの機器を50Hzで使用すると、モータの回転数が50÷60=0.83倍となり、遅く回転するのです。

一昔前では、レコードプレーヤ（レコード盤に針で再生する方式）は、周波数によってレコードの回転が違って、音が早くなったり遅くなったりしたので、50Hzと60Hzの切替レバーが必ず付いていました。📻

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4.【感電で注意することとは？】

感電防止の基本は：

感電の主な症状はやけどです。人体の抵抗値は数キロオームになり、電流が流れる際に熱を発するためで、やけどは皮膚の表面だけでなく、内臓におよぶこともあります。また神経信号は微弱な電流であるため、神経の伝達が阻害されて不整脈や心停止、意識消失を引き起こす場合もあります。

………

✸では、人体に電流がどれだけ流れると危険なのでしょう？💬

✴️人体への影響＝＝＝✴️

1mA：ピリッと感じる

5mA：痛みを感じる

10mA：我慢できない衝撃あり

20mA：けいれん、呼吸困難

50mA～：命の危険

では具体的に考えてみます。

人体の抵抗値を5kΩとします。

（濡れていたり汗をかいていると抵抗値は小さくなる：2kΩ以下）

1)家庭での電圧を100Vで計算すると

オームの法則より電流=電圧÷抵抗ですので、電流Ｉは

Ｉ=100(V)÷5000(Ω)=0.02(A)=20(mA)

となり危険な電流です。

濡れているともっと危険です。

2)乾電池2個で1.5Vx2では

Ｉ=3(V)÷5000(Ω)=0.0006(A)=0.6(mA)

で乾電池を触ったくらいでは大丈夫

濡れていると1mA程流れピリッとするかも⚡

3)3300Vではどうなる？

発電所や受電所の電圧は6600Vや3300Vの高圧です。

Ｉ=3300(V)÷5000(Ω)=0.66(A)=660(mA)で一瞬で死に至ります。

🚨結局、電圧が高い程危険なのです。

…………

✸では、感電しないために何に注意すれば良いのか❓🚨

1)濡れた手で電気器具を触らない

水は電気を通しやすいからです。（抵抗が小さい）濡れた手でコンセントやプラグなども触ってはいけません。

2)壊れている電気器具は使わない

感電する可能性もあるので、使わないようにしましょう。

3)コンセントにカバーをする

小さな子どもがいると、コンセントの差込口に手を持っていくことがあります。また、ほこりがコンセントに溜まりショートする可能性があります。カバーなどを使って、全体的に覆いましょう

4)アースをしっかりと接地する。

冷蔵庫、洗濯機など水気のある場所で使う電化製品には「アース線」がついています。このアース線を正しく接続しましょう。アース線を接続していない場所に漏電が起きると、人体が触れたときに感電してしまいます。

アース線について：＝＝＝🚧

電源コードに付属している「緑と黄色」もしくは「緑色」の細い電線。 コンセントにある「アース端子差し込み口」に取り付けることで、電気製品と地面を接続できます。

コンセントに接続出来ないときは、地面に接触している水道管（金属製）などに接続して下さい。

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5)漏電遮断器をチェックをする

漏電遮断器とは、漏電（絶縁不良）を検知すると、電源ラインを遮断してくれる機器です。一般家庭の分電箱の中に漏電遮断器が設置されています。

通常の家庭では、漏電遮断器は「感度電流15mA」「動作時間0.1秒」という決まりがあります。（JIS：日本産業規格＝以前は日本工業規格と呼んでいました）

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5.【静電気とは？】

静電気とは、簡単にいうと、二つの物がこすれ合う摩擦によって生じる電気のこと。

セーターを脱ぐとパチパチパチッ⚡

ドアノブにさわるとビリッ！

痛みを感じるほどの静電気となると3000ボルト以上、最大は１万～３万ボルトともいわれる。家庭用電気の30～300倍という高電圧だ。

上記4での説明では即死ではないでしょうか？でも感電死はしません。

…………

✸では、なぜ静電気では感電死しないのでしょうか❓

①電流の通り道が違うことです。

電流が心臓を通って流れることで心臓が止って死亡に至ることが原因ですが、例えば、ドアノブを握って静電気がおきたとき、電気がドアノブのほうに引き寄せられて手に集まります。

放電するときに、電気は手に集まっているので、電流は手とドアノブの間にしか発生していません。

つまり、心臓を通していないために死なないのです。

②理由はもうひとつ、静電気のエネルギーが小さく、人にダメージを与えられないことです。

静電気は高電圧ではあるけれど、電流は無いに等しいんです。

静電気を感じるのは一瞬です。ずーと流せるほどのパワーはないのです。

心臓を止められるくらいの電流は数秒の時間が必要になります。

そのため、静電気の一瞬の電流では死には至らないのです。

ーーーーーー

6.【電気はどうやって作る❓】

電気は、コイル（電線を巻いたもの）と磁石とを使って作ることができます。コイルとコイルの間で磁石を回すと、コイルに電気が発生します。これが発電のしくみです。

実際の発電所では、タービンという大きな羽根車を蒸気や水の力で回し、タービンとつながっている発電機（コイル）が一緒に回ることで電気を作ります。

………

理論的に言えば

✴️フレミングの右手の法則です✴️

エネルギー力から電気を起こすことができます。右手で中指が「電流」、人差指が「磁界」、親指が「動く力」です。

参考までに：ーー

モータに電流を流した場合には、フレミングの左手の法則です。

（左手で中指が「電流」、人差指が「磁界」、親指が「電磁力」）

右手と左手の法則両者は同じ仕組みを逆向きに利用しているのです。

✴️ーーーーーー

…………

フレミングの右手の法則では、それぞれの向きが分かります。数値的な起電力の大きさは以下の法則です。

…………

✴️ファラデーの電磁誘導の法則✴️

電磁誘導において、生じる誘導起電力の大きさは貫く磁界の変化の割合に比例するという法則です。

起電力 V＝-Nx(⊿Φ)/(⊿t)

Nは巻数、⊿Φは磁束の変化、⊿tは時間の変化

……………

✸では発電の種類にはどういうものがあるのでしょうか❓

①【火力発電】ーーーー

燃料の石油、石炭、天然ガスを燃やして生まれた熱で水を水蒸気にし、その蒸気の勢いを利用してタービンを回して電気を作ります。

現在一番多い発電です。

②【水力発電】ーーーー

水が高い所から、低い所へ落ちる時の力で水車を回して電気を作ります。

ダム発電や揚水発電があります、。

③【原子力発電】ーーーー

ウランが核分裂するときに出た熱で水を水蒸気にし、その勢いでタービンを回して電気を作ります。

④【太陽光発電】ーーーー

太陽光パネルにあたった光を電力に変換します。

⑤【風力発電】ーーーー

風によって大きな羽根が回ることで、羽につながった発電機が回り電気を作ります。

⑥【地熱発電】ーーーー

地熱（地下のマグマから出る熱）を利用して、水を水蒸気にしてタービンを回し電気を作ります。

⑦【バイオマス発電】ーーーー

バイオマスとは動植物由来の有機性エネルギー資源を指します。

伐採材や木くず、廃油、可燃ごみなどを燃やしたり、生ゴミや家畜の糞尿を発酵させたガスを燃やしたりして発電します。基本的には火力発電と同じ仕組みです。