どうも、ブログはお久しぶりなビバオです。
先日、高校生に物理を教えていたときのこと。
キルヒホフの法則の第２法則という、中学校で習う「並列に接続した抵抗にかかる電圧は全部一緒」てヤツを少しばかり小難しくかつ小回りが利くように拡張した定理があるのですが、その高校生はなかなかそれを納得してくれませんでした。
彼女曰く「いくつ抵抗を繋げてもかかる電圧が等しいのならば、電圧がいくらでもあることになってしまうではないか？」と。
これを聞いた瞬間ビバオは思いました。
「コイツ！電圧のこと何もわかってねぇ・・・！」
・・・ひょっとしたら口に出してたかも。
いや、でも電圧って割と日常的に使われている物理量なんですけど、みなさんは電圧って何？と聞かれてすぐに答えることができますか？意外と難しいですよ、この量。
と、いうわけで今回は電圧のお話です。
とりあえずまずは電圧の定義を某Wikipwdiaから引っ張ってきましょう。
電圧（でんあつ）とは、電位 と同義語 だが主に電位差 の意。基準点からの電位（電気的なポテンシャル ）の差のことである。
はい、なんか新しい言葉が出てきました。電位（電気的なポテンシャル）。どうもこの電位の差が電圧のようです。
さて、では電位について説明をしましょう。しかしそのためには下準備が必要です。というわけで、まずはクーロン力から説明を始めます。
クーロン力は電荷というものを帯びている物体同士の間に働く力のことです。
例えばプラスチックの下敷きで頭をこすると髪の毛が下敷きにくっつく、あれはクーロン力によるものです。下敷きで髪をこすることで、下敷きと髪の間で電子のやりとりを半ば強制的に行わせ、それぞれが＋と－の電荷を帯びるようになり、引き合うわけです。ここでいう電荷とは電気の量みたいなものです。
こういった現象自体は古代ギリシャから知られていたようですが、この力の性質を詳しく調べたクーロンという学者の名前をとってクーロン力と呼ばれています。
で、このクーロンさんは電荷の量についてもクーロンという単位を定義してくれました。
曰く「等量の電荷を持った２つの物体を１メートルはなしたときに、8.98755×109 ニュートンの力が働くときにその電荷を１クーロンとする」
これ、相当とんでもない定義です。8.98755×109 ニュートンの力というものはイメージし辛いので、重さに換算してみると、だいたい９０万トンぐらいの重さです。おわかりの通り、１クーロンはなかなかとんでもない量の電荷なのです。
ちなみに電流の単位アンペアの定義は「１秒間に１クーロンの電荷が流れる電流の強さを１アンペアとする」です。これも相当ヤバイです。人体に１アンペア流れたら普通に死にます。
ちなみにここに書いた電荷と電流の定義は一昔前のものです。現在の定義について気になる人はWikipediaでも各自見てください。
次に、物理における仕事とエネルギーの話が必要になってきます。
物理において、仕事とは力を働かせたまま、その力の方向にいくら動かしたかによって決定される量です。そして仕事をされた物体はエネルギーという量を蓄えます。物体は蓄えたエネルギーの分だけ仕事をほかの物体に対しすることができます。
よくある例としては重力と重力の位置エネルギーですね。
地球上にある物体は例外なく重力により下向きの力を受けます。そのため、上に持ち上げるには上向きの力を加えて、上向きに動かさないといけません。つまり、仕事が必要なのです。
上に行くためには仕事をしないといけない→上のほうにある物体は仕事をされた→上のほうにある物体はエネルギーをもつ
こうして考えを推し進めていくと、重力の位置エネルギーという概念が導かれます。またその大きさは上にあればあるほど、つまり位置が高ければ高いほど、大きくなります。
実は、今した話の重力をクーロン力に置き換えると、位置エネルギーは静電エネルギーというものになり、高さに対応するものが電位になります。そしてその高さの差が電圧です。
よくある電気回路を水路に置き換えて説明している図は大分正鵠を射ています。
つまり、電圧は次のように定義できるのです。
「２点間を１クーロンの電荷を動かす時、必要となる仕事が電圧であり、また１ジュールの仕事が必要な時、２点間の電圧を１ボルトとする。」
エネルギーと仕事の話が出たので勘の良い方は気付いたかもしれませんが、並列の抵抗に同じ電圧がかかるということは実はエネルギー保存則を満たすためにはどうしても必要な条件となってしまうのです。
電圧という量は中学生なら当然、小学生でも大体の子は知っているものです。しかしきちんと理解するためには高校生程度の物理の知識が（最近なら中学生で十分かな？）必要となります。そして世間の大半の人はよく意味もわからずに電圧という量を使っているのでしょう。
これを読んだあなた、せっかくなのでここで得た知識を周りの人に吹聴してまわってね！
そんな知識が少しでもあなたの役に立ちますように。
でわでわ。
先日、高校生に物理を教えていたときのこと。
キルヒホフの法則の第２法則という、中学校で習う「並列に接続した抵抗にかかる電圧は全部一緒」てヤツを少しばかり小難しくかつ小回りが利くように拡張した定理があるのですが、その高校生はなかなかそれを納得してくれませんでした。
彼女曰く「いくつ抵抗を繋げてもかかる電圧が等しいのならば、電圧がいくらでもあることになってしまうではないか？」と。
これを聞いた瞬間ビバオは思いました。
「コイツ！電圧のこと何もわかってねぇ・・・！」
・・・ひょっとしたら口に出してたかも。
いや、でも電圧って割と日常的に使われている物理量なんですけど、みなさんは電圧って何？と聞かれてすぐに答えることができますか？意外と難しいですよ、この量。
と、いうわけで今回は電圧のお話です。
とりあえずまずは電圧の定義を某Wikipwdiaから引っ張ってきましょう。
電圧（でんあつ）とは、電位 と同義語 だが主に電位差 の意。基準点からの電位（電気的なポテンシャル ）の差のことである。
はい、なんか新しい言葉が出てきました。電位（電気的なポテンシャル）。どうもこの電位の差が電圧のようです。
さて、では電位について説明をしましょう。しかしそのためには下準備が必要です。というわけで、まずはクーロン力から説明を始めます。
クーロン力は電荷というものを帯びている物体同士の間に働く力のことです。
例えばプラスチックの下敷きで頭をこすると髪の毛が下敷きにくっつく、あれはクーロン力によるものです。下敷きで髪をこすることで、下敷きと髪の間で電子のやりとりを半ば強制的に行わせ、それぞれが＋と－の電荷を帯びるようになり、引き合うわけです。ここでいう電荷とは電気の量みたいなものです。
こういった現象自体は古代ギリシャから知られていたようですが、この力の性質を詳しく調べたクーロンという学者の名前をとってクーロン力と呼ばれています。
で、このクーロンさんは電荷の量についてもクーロンという単位を定義してくれました。
曰く「等量の電荷を持った２つの物体を１メートルはなしたときに、8.98755×109 ニュートンの力が働くときにその電荷を１クーロンとする」
これ、相当とんでもない定義です。8.98755×109 ニュートンの力というものはイメージし辛いので、重さに換算してみると、だいたい９０万トンぐらいの重さです。おわかりの通り、１クーロンはなかなかとんでもない量の電荷なのです。
ちなみに電流の単位アンペアの定義は「１秒間に１クーロンの電荷が流れる電流の強さを１アンペアとする」です。これも相当ヤバイです。人体に１アンペア流れたら普通に死にます。
ちなみにここに書いた電荷と電流の定義は一昔前のものです。現在の定義について気になる人はWikipediaでも各自見てください。
次に、物理における仕事とエネルギーの話が必要になってきます。
物理において、仕事とは力を働かせたまま、その力の方向にいくら動かしたかによって決定される量です。そして仕事をされた物体はエネルギーという量を蓄えます。物体は蓄えたエネルギーの分だけ仕事をほかの物体に対しすることができます。
よくある例としては重力と重力の位置エネルギーですね。
地球上にある物体は例外なく重力により下向きの力を受けます。そのため、上に持ち上げるには上向きの力を加えて、上向きに動かさないといけません。つまり、仕事が必要なのです。
上に行くためには仕事をしないといけない→上のほうにある物体は仕事をされた→上のほうにある物体はエネルギーをもつ
こうして考えを推し進めていくと、重力の位置エネルギーという概念が導かれます。またその大きさは上にあればあるほど、つまり位置が高ければ高いほど、大きくなります。
実は、今した話の重力をクーロン力に置き換えると、位置エネルギーは静電エネルギーというものになり、高さに対応するものが電位になります。そしてその高さの差が電圧です。
よくある電気回路を水路に置き換えて説明している図は大分正鵠を射ています。
つまり、電圧は次のように定義できるのです。
「２点間を１クーロンの電荷を動かす時、必要となる仕事が電圧であり、また１ジュールの仕事が必要な時、２点間の電圧を１ボルトとする。」
エネルギーと仕事の話が出たので勘の良い方は気付いたかもしれませんが、並列の抵抗に同じ電圧がかかるということは実はエネルギー保存則を満たすためにはどうしても必要な条件となってしまうのです。
電圧という量は中学生なら当然、小学生でも大体の子は知っているものです。しかしきちんと理解するためには高校生程度の物理の知識が（最近なら中学生で十分かな？）必要となります。そして世間の大半の人はよく意味もわからずに電圧という量を使っているのでしょう。
これを読んだあなた、せっかくなのでここで得た知識を周りの人に吹聴してまわってね！
そんな知識が少しでもあなたの役に立ちますように。
でわでわ。