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解決済みの質問

電圧と電流の考え方を教えてください

この質問の前に
【電池の直列並列 なぜ並列しても1個分?】を質問させて頂き、
咀嚼しようとしているところなのですが…

ご丁寧なご解説にも関わらず理解に至らないのは…
直列・並列云々以前にそもそも
【電圧・電流】が理解てきていない事に気が付き、
一つの質問に沢山詰め込んでお伺いするより、ひとつづつお教え頂いた方が良いかと…、
横道にそれて新しい質問としてご質問させて頂きました。
よろしくお願い致します。

小4息子が理科(受験塾)で電流を学習しているのですが、
電池の項目が4つに分かれていて
(1)乾電池のつなぎ方
(2)豆電球のつなぎ方
(3光電池とモーター
(4)磁石の性質(電磁石)
になっていまして、(1)の学習の時点で、
前回の【なぜ並列しても1個分?】というご質問をさせて頂いております。

今日(2)に進みましたら、
電池と豆電球の個数から電流を求める学習をしていました。
オームの法則の単位は使わず、単純に電池(の電圧)1個分に対して電球1個なら1の電流が流れるとという考え方で教わっています。

例えば 
電池1個に電球1個がつながれているとき(※単純に電圧(電池1個分)を1として)
〔電流は1〕。

電池2個直列に対して 電球1個がつながれているとき
〔電流は2〕

電池1個に対して 電球2個直列の時
〔電流は0.5〕

電池1個に対して 電球2個並列の時
(↓電球各々の電流は1なので合流して-極に帰る電流は2.したがって+極からでている電流も)
〔電流は2〕

なのです。

先生の授業はwebでも受講出来る様になっていまして
母の私も息子と一緒にみているのですが、
授業の説明中も、
『なんで~?』
『せんせ~ あんね~…』
と疑問をぶつけている生徒さんが沢山いらして、授業も一時中断。
子供たちが躓きやすい箇所だからと、普通の授業開始時間の15分前に集合をしている授業だった様でした。

子供たちが
自分たちの疑問を伝えようを発言している様なのですが(録音が先生中心なのでお子さんの声は全部ははっきり聞き取れないのです。)
『なんでや!電圧は直列ん時は分・け・ら・れ・る!けど!電流はわけられへん!っていってるやんか!!』
と何度も言われるので…質問されていたお子さんたちも黙ってしまわれていました。

私やうちの息子と同じ疑問でつまづいてらっしゃったのではないかなぁ…と。

計算はできるのですが(覚えればいいので)、

≪同じ電池なのに 電流が変化しているという感覚≫が理解できないのです。

《その増えたり減ったりしている電流ってそもそもなんなのよ???≫

という感じなのです。

前回ご質問させていただいております
【電池の直列並列 なぜ並列しても1個分?(訂正)】
のご解説が理解できないのも、そもそもこの辺りから躓いていたからなのかも?
と、気が付きご質問させていただきました次第です。

息子は…
『計算できるけどさ…
で…ここで何の為に〔電流〕を計算させてるわけ?
実際に電流の数値は何に使うわけ?こんなルールがあります計算しなさいって算数の計算させられてるみたい…。電気を使うのにどう役にたつの? 何をさせられているのかわからない…』と。

母も
同じ1.5Vの電池1個から流れる電流が違う。

『マイナス極に戻ってくる電流は〇だから、電池からも〇の電流が出てるってことですね。』という逆算してこうです~みたいな感じがわからないというのか…
電池が 自分につながっている電池を計算して【電流】流しているみたい!!
気持ち悪い!!
わからない~!!!!

(●電池1個に電球2個並列なら、並列電球の1個各々に対して電流は〔1〕なので+から出る電流は〔2〕。●電池1個に電球2個の直列なら電球1個に対して各々電流〔0.5〕なので,+から出る電流とーから+に戻る電流も〔0.5〕。)
…という意味が全く理解できておりません。

回路内で同じ一本の導線なのに電流が急に〔0.5〕(←電池1個⁺直列電球2個の時の電球接続部分)になる???

頭がパニックでございます。

お恥ずかしながら…
理科系男子ではあるはずの息子ですが…
やはり同じDNA…私と同じ様に躓いております。

こんな母子が理解出来ます様、
【電流】のご説明をいただけましたらありがたいです。

なにとぞよろしくお願い致しますm(__)m。

投稿日時 - 2015-09-05 17:27:33

QNo.9042523

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

今は「そういうことになっている」として計算はできると思います。勉強を続けているうちにその理屈が分かってくるものです。
しかし、本質を知りたいという姿勢は悪くありません。

お子さんに説明するときは「余談」の部分には言及しないでください。混乱させる恐れがありますから。

電池には電圧があります。単位はボルト[V] です。
電圧とは電流を流そうとする力です。
電流は、電気の流れる量(専門的に言うと、1秒あたりの電荷の移動)です。単位はアンペア[A] です。
電池のプラス極とマイナス極を太い電線でつなぐと非常に大きな電流が流れます。(絶対にやらないでください。電池が爆発する恐れがあります。)
豆電球でつなぐと太い電線でつないだときより小さい電流が流れます。
電池の電圧が同じなのにつなぐものによって電流が違うのはなぜか?
それは、電線も、豆電球も抵抗を持っているのですが、その値が違うからです。太い電線は抵抗の値が小さいので、大きな電流が流れ、豆電球は抵抗の値が大きいので流れる電流は小さくなります。
抵抗とは電流を流しにくくする性質のことです。単位はオーム[Ω]です。

余談ですが、電池といっても最近はいろいろです。最も一般的なマンガン乾電池や、アルカリ乾電池の電圧は公称1.5V、新しいときは1.7Vくらいあり、使い終わりは1.1Vになります。小学校の理科の教育は身近にマンガン電池しかなかった頃からの継続ですから電池の電圧は1.5V として教えられます。現実の電池と違って電圧は1.5V で一定、電流はつなぐものにより違いますが、いくらでも流すことが出来るものと仮定します。

さて、この1.5V の電池にある豆電球をつなぐと、ある大きさの電流が流れます。小学4年生ですから、「何アンペア」と厳密に考えることはせず、「1」の電流が流れると考えます。「1」には単位がありません。2個並列につなぐと、それぞれの豆電球に「1」の電流が流れるので電池には合計した「2」の電流が流れます。水を入れた水槽の底に一つの穴を開けると「1」の水が流れ出し、もう一つ穴を開けると合計で「2」の水が流れ出すのと同じ考えです。

水槽の場合は、水の高さが穴から水を押し出す力(圧力)なので、電池の場合の電圧にたとえられます。穴から流れ出す水の量は「圧力=水の高さ」と穴の大きさ(面積)によってきまります。大きい穴は水を流しやすく、小さい穴は水を流しにくくします。
水槽を二つを接してならべ、そのどちらにも同じ大きさの穴を開けると、流れ出す水の量は同じです。こうしておいて、二つの水槽が接しているところの壁を取り除いて大きさが2倍の水槽にしたらどうでしょう。二つの穴から流れ出す水の量は一つ一つの水槽のときと同じです。(そんなことは当たり前、と考えられるなら、次の説明はスキップしてください。)
何故でしょうか?それは、穴にかかる水圧が同じだからです。
大きさが2倍の水槽に同じ高さの水を入れたら、水槽の底にかかる圧力(水の重さ)はもとの水槽の場合の2倍になりますが、2倍の大きさの水槽の底の面積も2倍になりますから、単位面積あたり(たとえば、1平方センチメートルあたり)の圧力はもとの水槽の場合と同じです。
このパラグラフの説明は、電池を並列接続したばあいのたとえです。
電池を、「水」の代わりに「電気」が入った水槽と考えてください。そうすると、「電池を横に二つつないでも圧力(電圧)は変わらない」と考えることはできませんか?
結論として、「電池を並列に2個つないだときも電圧は1.5V 」です。
それでは、2個並列につなぐ意味はあるのでしょうか?理科で仮定する電池は取り出すことができる電流に制限がありませんが、現実の電池は電池の種類・サイズにより取り出せる電流の上限が決まっています。電池を複数個並列に接続すると、取り出すことができる電流は電池の個数倍(2個なら2倍)になります。

つぎに、一個の電池に2個の豆電球を直列にしてつないだ場合について考えてみます。
冒頭で、豆電球には電流を流しにくくする性質、抵抗があることを説明しましたが、豆電球を2個直列につなぐと、抵抗の値が2倍になります。豆電球1個のときは「1」の電流が流れていましたが、抵抗の値が2倍になったので、電流は二分の一になり、「0.5」になります。
この説明を受け入れることができますか?
余談ですが、これも豆電球の抵抗の値は変わらないものとする仮定に基づいています。実際の豆電球の抵抗の値は、一定ではなく、流れる電流により変化します。

つぎに、2個の電池を直列につないだ場合について考えてみます。
2個の電池を直列につなぐと、電圧が2倍になります。これは、水槽に入れた水の高さが2倍にすると、底にかかる圧力が2倍になることと同じ現象と考えてください。
直列につないだ2個の電池に1個の豆電球をつなぐと、電圧が2倍、抵抗は1個の豆電球分なので、2倍の電流が流れるので「2」になります。
実際の豆電球は、電圧が2.5V, 3V, 6V 等々、と決まっています。実験する場合はこの電圧より高い電圧をかけないようにしてください。

つぎに、直列につないだ2個の電池に、直列につないだ2個の豆電球をつないだらどうなるでしょう?
結論は、電流は「1」です。
電圧が2倍になり、抵抗も2倍になるからです。

投稿日時 - 2015-09-05 21:27:12

補足

mdmp2様

Dio_Genes様へのお礼コメントと重複いたしますがお許し下しさい。

≪詰まった電子の粒≫をイメージしながら
mdmp2様の≪水槽≫を何度も読んでおりまして…
ああ!!!!わかった!!!
すべてつながった感じでした。

私は、
≪×1個の電池は1個所の出口から1.5v分の電気(電流)を出している。
それなのに電球が並列になったところで電気が増えているのはおかしい!×電球が直列になったところで減るのもおかしい!!!×≫
と…頭を抱えていたのです。

すごい勘違いをしていました…。

電池を水槽に例えるなら、×並列電球は、水槽から一本のホースで排水されたものが途中で2本の水車につながるホースに枝分かれしているのではなく×、
並列電球は、●水槽に二つ穴があり、直接それぞれの穴につながったホースから同じ圧力で出される水流を受けている●。だから電池から流れている電流は2倍。

直列電球の場合は、
直列されている〔動きにくい水=電池内の電子〕を押し動かさないといけないけれど、水槽からでている水路は1本(水槽の底の穴は1個で、つながっているホースも当然1本)なので電流も〔1〕分しかながれていない。
その〔1〕の力で倍になった電子を「よいしょ~」と押し動かすので、動かす力は一つ一つに対しては1/2しかかけられない事になる。
だから単位時間当たりに動く電子の量も1/2。だからその回路を流れる電流も、電池1+電球1をの時を〔1〕の電流が流れるとすると、電池1+直列電球2の時の電流は〔0.5〕流れている事になる。
という理解になり、
一応自分の頭の中ではつじつまが合いました!!

この考えで、ほかのご回答者様のご解説を再度拝読させていただきますと…ちゃんと理解できるではありませんか!!!

本当にすっきりいたしました!

私の様な者がBAを決めさせていただくなど大変おこがましいのですが、
【電流・電圧】に関してはDio_Genes様からの導きを理解につなげてくださったmdmp2様に感謝の気持ちとして、【直列・並列】に関しましては、当初から、本来〔電流電圧〕が理解できていれば大変わかりやすくすんなり理解できる丁寧なご解説をくださっていましたDio_Genes様に感謝の気持ちとしてBAとさせていただき、今回2件の質問解決とさせていただきました。

ありがとうございました。

補足のコメント欄でのお礼をお許しください。

投稿日時 - 2015-09-06 12:18:23

お礼

あ~!!
分かったよ・う・な…!!!

他の回答者様方のご回答と合わせ咀嚼しておりました。

なんとなく理解に近づいてきた感触が…(喜)!

【電圧とは電子を押し出す力】という意味が分かっておりませんでした!

ですので、水槽の水を穴から出しているイメージではなく、滝から常に同じ水量が川に流れ込んでいて、その川の流れに〔抵抗〕が置いてある様なイメージでした。だから『電流ってなに?』状態だった様なのです。

今日は睡魔が…
明日再度ご回答読み込ませていただきます。

水槽のご説明良く理解できました。
ご回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2015-09-06 01:01:33

ANo.3

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回答(6)

ANo.6

>こんな母子が理解出来ます様、
> 【電流】のご説明をいただけましたらありがたいです。

所詮、水を使った説明はアナロジーですから
  正確な説明は難しいのです。

ですから、電気を学ぶのに水で例えることは忘れてください。
小学生のうちは、実験して覚えるしかないでしょう。

中学生になれば、公式を習います。
それによってすべて説明がつきます。
どうしてその公式が成立するのかは、残念ながら神様でないとわかりません。

大学の工学部でもっと高度なことを習いますが、
所詮公式をどう使うかというのが工学であって、
何故その式が成立するか、どうして磁石がつくのかといった根本は
理論物理学でも解明できません。

参考URL:http://www.nhk.or.jp/school/keyword/?kw=%E7%9B%B4%E5%88%97

投稿日時 - 2015-09-06 10:47:59

お礼

なんとか【水】で理解に至りました。
ご回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2015-09-06 12:33:19

ANo.5

科学は理論だけではだめで、実験で確かめて始めて正しいことが確認できます。

測定器を使用して、実際に電流と電圧を測定してみるのが良いでしょう。
¥700程度のデジタルテスターで測定することが出来ます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-05910/
テスターの使い方はこちらを参考に(検索すれば沢山あります)
http://startelc.com/elc/elcLink/tester/elc_nArtcTester.html

電池の両端の電圧を測ると並列にしても電圧が変化しないことがわかります。
新品の電池と使い古した電池では電圧が異なることも分かります。

電球を2個並列にすると電池から流れる電流が2倍になることが分かります。
この時、個々の電球に流れる電流は1個のときとほとんど同じです。

電球を2個直列にして電池につなぐと電流は半分より少し多い値になるでしょう。
個々の電球の両端の電圧は電池電圧の半分になります。
1個の電球に加わる電圧が半分になるので電流はおおよそ半分になります。
違う種類の電球を直列にすると様子が異なることが分かります。

電池を2個直列にしたときの両端の電圧は個々の電池の電圧を足したものになります。
直列の電池に電球1個をつなぐと流れる電流はおよそ2倍になります。
直列の電池に直列の電球2個をつなぐと個々の電球に加わる電圧は1個の電池に1個の電球のときと同じなので流れる電流も同じです。

以上のようなことはテスターを使うことで数値として確認できます。
出てくる数値は正確に半分や2倍にはなりません。
これは電球や電池の性質によるものです。
電球の代わりに330Ωぐらいの抵抗を使えばかなり正確な半分や2倍になるでしょう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-25331/

電流を測定するときは豆電球に書いてある電流にあわせた測定レンジを選んでください。

テスターは使い方を間違えるとテスターの故障や事故の原因になる事が有るので注意をしましょう。
家庭用のコンセントに使用する場合は使い方を十分に理解してからにしてください。

投稿日時 - 2015-09-06 09:15:45

お礼

やっと電圧・電流が理解できたところでございます。
電圧計・電流計、どちらも安価で購入可能なのですね~。
お教え頂きありがとうございました。
早速購入してみます!
実際にさせてみて(動画だけでなく)実感させる事も、子供の経験として大切なのですよね…。
回答者様方が小さな頃いろいろ経験されているのを拝読して、
危ないから!と動画ばかりで納得させているのとではちがうのだろうなぁ…などと考えておりました。
(ただ…うちの息子の場合…ショート回路にしてはいけない事まで実験しそうで…ちょっと怖いので…実験器具は親が管理しないと…と思っておりますが…。)

実験お勧めのご回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2015-09-06 12:30:13

 #1です。

 なんとかご理解の一助にはなったかと思い、ちょっとほっとしています。

 電気を水で喩えるのにつきまして、もしかしたらダムのモデル以外に、バケツの底に穴を開けたモデルも役立つかもしれないと思い、図を作ってみました。電池と電球の回路と、なるべく対応できないかについても考えてみました。

 電池の直列接続だけに絞ったものになります。

 バケツの底位置に横に穴を開けたとします。水の高さが1とすると、底での水圧は1で、水流が1とします。同じバケツで、水の高さを2にすると、底での水圧は2で、水流も2となります。

(※2倍の圧力により、水流の速度が2倍になり、速度に比例して水流の量も2倍なので、水車を回すなどの、できる仕事は2×2=4倍になる。なお、仕事とはエネルギーと同じ意味。)

 電球の電気回路で考えると、電池が1個のときに電圧が1、電流が1とすれば、電池2個直列だと、電圧が2、電流も2になります。

(※電力は電圧×電力なので、電池の2個直列は1個のときと比べて、電力消費は4倍。つまり電球は4倍の電力で輝く。水のモデルと同じく、2倍ではない点に注意が必要。)
(※電流が電子の流れだとイメージできて、電流が2倍というのは、電子の速度が2倍と理解できると、水のモデルと対応付けられるかもしれません。)

P.S.

 電球の並列につきましては、

1.水:バケツの底に穴を2つ開ける。
2.電気:電球と導線のセットを、2セット用意し、それぞれを1個の電池につなぐ。

というモデルでなんとかイメージできないかと考えております。

 電球の直列、電池の並列につきましては、ちょっとアイデアが出ておりません。すみません。

 いずれも、お礼コメントでお書きになられたお考えは、電池と電球の電気回路の状況を、正確に理解されている内容だと思います。

投稿日時 - 2015-09-06 05:01:11

ANo.2

はじめまして♪

電圧と電流は密接な関係に有りますが、違う単位を使うのはそれぞれ違う正確が有るからです。御質問文をコピペして、一言付け加えますね。

例えば 
電池1個に電球1個がつながれているとき(※単純に電圧(電池1個分)を1として)
〔電流は1〕。『このときの電圧も1としましょうかぁ。』

電池2個直列に対して 電球1個がつながれているとき
〔電流は2〕『電圧が2倍になったので、流れる量も2倍。という事です。電球がより明るく光りますね。』

電池1個に対して 電球2個直列の時
〔電流は0.5〕『電圧が2個の電球で分けられたので電圧も半分、それぞれ1個の電球には電圧も電流も半分ずつ。という事。電球の光が弱くなる。』

電池1個に対して 電球2個並列の時
(↓電球各々の電流は1なので合流して-極に帰る電流は2.したがって+極からでている電流も)
〔電流は2〕
『それぞれの電球には電圧が元の通り1倍、しかし両方に電流を流すから電池から出て行く電流は2倍になる。それぞれの電球は最初のときと同じように光る。』

と言う事なのです。

水の流れで例えますと、電圧と電流を、水圧と流量として考える事も出来ます。

「電池2個直列に対して 電球1個がつながれているとき」
1本のホースに2倍の水圧で水が流れますから、2倍のバケツ分、水が溜まる、つまり流量も2倍なのです。

「電池1個に対して 電球2個直列の時」
同じ水圧がかかった1本のホースから2つのバケツに水を分けているので、半分ずつの水が溜まります。合計の流量は1倍だから、それぞれでは半分。

「電池1個に対して 電球2個並列の時」
水圧が同じという、2本のホースからそれぞれのバケツに水を貯めるので、水圧は同じだけどホースも独立しているからそれぞれのホースの流量は変わらない、合計の流量は2倍に成る。

水で考える場合は、一定量に溜まるまでの時間という考え方でも良いでしょう。
(電球なら、明るさ。と言う事に相当します。モーターなら回転速度とか。)

実際には、かなり単純化した考え方で、銅線のロスや接点でのロス、電球やモーター等の特性や電池の能力限界等でわずかに誤差は有ります。小学生の科学であれば、そういう現実的、実現性の誤差よりも、基本的部分としてより単純化した考え方を理解するのが目的でしょうね。

小学4年、私の場合はいろんな事に興味を持っていたハズですが強く記憶に残っている事が無いなぁ、、、5年になってから自室でラジオを聞いたり、小型ラジオに繋いで自作のスピーカーで聴いたという記憶が大きく残っています。スピーカー工作は父が手伝って?(いや。ほとんど父の趣味だったかもぉ。)楽しんで、夏休みの自由工作で5年、6年の時に金賞を貰った記憶があります。
(田舎ですし、かなり昔の事なので、年に2回、粗大ゴミ収集の期間が有って通学路の途中に何カ所も山積み。そういう中から壊れたテレビや壊れたラジオ、壊れたステレオセットなどを見つけてはドライバーとプライヤーを持ってスピーカーを取り外してゲット。同級生等は金槌を持って行き、スピーカーの磁石を取り出すのが面白かったので、磁石が取られる前に、、という競争でも有ったなぁ、爆笑)

小学5~6年の頃、スピーカーも豆電球と同じで、沢山直列に繋いでもそれぞれ皆音は出ますが総合的な音量はデカク成る訳じゃない。並列にすれば。。。どう言う訳か、それはダメと知っていたので、おそらく父の友人で電気店を経営していた人から指導されたんだろう。と思いますが、明確な記憶は無いので、、ハテナ?

乾電池1本に2個の豆電球は大丈夫ですが、10個、20個と繋げば乾電池の能力を超えて、乾電池が発熱、昔の乾電池なら爆発や発火という事もあったと思いますので、そういう危険性よりもスピーカー接続でラジオやラジカセが壊れる。という事を強く聞かされ、多数のスピーカーを並列接続しないというルールだけ覚えていたんだと思います。

実際には、違うスピーカーを直列に繋ぐと、音は必ず悪く鳴る。
父や、父の友人から教わった範囲で自分で試した経験から、この事だけは強く印象に残っています。

理論科学も重要では有りますが、体験的に知る実検科学、電圧/電流という「知識」だけじゃなく、乾電池と電球なら、目で見て感じる「明るさ」を体験してみるのが良いでしょう。
ただ、安全のため乾電池は最大4本、豆電球も4個までにして下さい。
(この範囲でも多少の乾電池の発熱、電球の球切れ、というリスクは有りますが、感電やヤケド、怪我のリスクは、ほとんど無いでしょう。乾電池が8本とかはヤケドや怪我する可能性が有るから、、、ネ♪)

投稿日時 - 2015-09-05 21:01:29

お礼

iBook-2001様は小さな頃、いろいろな経験をしていらっしゃるのですね!
愚息にもそういう機会を与えてはやりたいものの…
タイムリーに丁度昨日の事なのですが…

何をしたかったのか…
ドアと枠の間にネオジム磁石をつけてしまいドアが開かなくなり大騒動。
その最中に、花火をガラス瓶に入れて、ガラスが溶けたのに驚いて庭のシンクで急冷したらガラスが割れそのまま放置。
割れたガラスでシンクの水が詰まっているのを(テラスの光だけではガラスが割れているのに気が付かず)瓶を拾おうとした私は指を深く切る大負傷!!!
『このバカ息子~!!!』状態で…今右手に包帯をしております。

親が理科的知識を与えてやる事ができず…目を光らせていないと知識のないまま『こうやったらどうなるかな?』みたいな事をしでかすので…
うちの愚息にはなかなかiBook-2001様の様な機会を与えてやるのは難しそうです…。親にもっと知識があればまた違ったのかも・・と…痛む手に目をやりながらも…息子に対して申し訳ない気持ちにもなっております。

頂戴いたしましたご解説ですが…
【「電池1個に対して 電球2個並列の時」水圧が同じという、2本のホースからそれぞれのバケツに水を貯めるので、… … …】
の辺りの理解でつまづいておりまして、
今頭の整理中でございます。
この辺りが分かればブレイクスルーできそうな…という感触ではあるのですが…もう少し時間がかかりそうです。

取り急ぎお礼まで。
ご回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2015-09-05 23:41:29

 回路に流れる電流でいいでしょうか。電池から出てきて、導線や電球を通り、また電池に帰る電流ということです。

 水流なら水、細かく見れば水の分子の流れですね。電流は電子という素粒子の流れです。電池には電子がたくさん詰まっています。

 余談ですが、電流が電子の流れであることが分かったのは、電気の発見からかなり後のことで、まずいことにマイナス極からプラス極へ流れているということも分かりました。そのため、電子はマイナスのものだとして、つじつまを合わせています。

 方向はさておき、電子は電池から出て、導線を通り、電球を通り、また導線を通って電電池に帰ります。回路図に書いてある通りの通り道です。

 電池はどんどん電子を押し出せて、反対側から電子を吸い込める物なんです。じゃあ、その電池がから電子を流し込まれる導線はどうなっているか。実は導線の中にも電子がぱんぱんに詰まっています。しかも、導線の中を自由に動ける状態です。

 ただし、電子(マイナス)と同じだけの、反対の電気の性質のものもぱんぱんに詰まっています。原子核です。原子核は動けません。でも、正負が釣り合っているので、導線だけで電流が生じたりはしません。

 電球にも自由に動ける電子と、動けない原子核がぱんぱんに詰まっています。もし、電子が通ったら、光を発する性質もあります。
(電球は、電子が通り抜けはするものの、導線に比べて強い摩擦があります。摩擦によって電子が通り抜けにくくなるのが、電球の抵抗の正体です。)

 電池、導線、電球で回路を作り、スイッチを入れると、電池が電子を導線へ押し出します。実は、この押し出す速さが物凄く遅いのです。1秒に数ミリといった速さです。

 しかし、導線には既に電子がぱんぱんに詰まっています。ですので、電子を少し導線に押し出しただけで、導線の電子が一斉に押し出されるように動きます。水でいえば、既に水がいっぱいに入っているホースを、水道につないで水を流すのと似ています。

 電球でも同じことが起こります。電池から押し出されてきた電子が導線の電子を押し出し、導線から電球へ電子が流れ込みます。すると、電球にも電子がぱんぱんに詰まっていますから、電球の電子も全部、押し出されていきます。

 さらに、またその先の導線の電子も同じように押し出されていきます。電池の反対側の極では、どんどん電子を吸い込めるようになっています。導線から押し出されてきた電子は、電池の反対側の極から電池に入ります。

 スイッチが入っている状態では、上記のことがずっと続きます。

 これを水で喩えると、途中でも申し上げたように水が詰まったホースの類推はできそうに思いますし、水流と電流、水圧と電圧もなんとか対応が取れそうな気がするのですが、元の電池に戻るところなどは、水ではなかなかうまく喩えられません。

 喩えは限界のあるものとして、お受け取りいただけると幸いに存じます。

投稿日時 - 2015-09-05 19:05:40

補足

Dio_Genes様

理解に至った経緯をコメントとして書き添えてお礼を申し上げたかったのですが、ベストアンサー決定後にコメントは書けないのに、うかっり【電池の直列並列なぜ並列しても1個分?(訂正)】を締め切りにしてしまいました。すみません。

前質問の【電池の直列並列なぜ並列しても1個分?(訂正)】も、
やっと理解に至りました!!!!

ありがとうございました。

なぞは全て解けた!というより
なぞはすべてつながった…みたいな感じです。

≪導線にも電球にも電子の粒が詰まっていて、それを電圧が押し出している。≫とイメージできてから、やっと理解できました。

Dio_Genes様が
『水で喩えようとしていますので、どうしても齟齬、違和感が生じてしまいます。』と仰っていた意味がやっと理解できた!という感じでございます。

お教え頂いた≪詰まった電子の粒≫をイメージしてmdmp2様の≪水槽≫を何度も読んでいまして…

ああ!!!!わかった!!!

すべてつながった感じでした。

私は、
≪×1個の電池は1個所の出口から1.5v分の電気(電流)を出している。
それなのに電球が並列になったところで電気が増えているのはおかしい!×電球が直列になったところで減るのもおかしい!!!×≫
と…頭を抱えていたのです。

すごい勘違いをしていました…。

電池を水槽に例えるなら、×並列電球は、水槽から一本のホースで排水されたものが途中で2本の水車につながるホースに枝分かれしているのではなく×、
並列電球は、●水槽に二つ穴があり、直接それぞれの穴につながったホースから同じ圧力で出される水流を受けている●。だから電池から流れている電流は2倍。

直列電球の場合は、
直列されている〔動きにくい水=電池内の電子〕を押し動かさないといけないけれど、水槽からでている水路は1本(水槽の底の穴は1個で、つながっているホースも当然1本)なので電流も〔1〕分しかながれていない。
その〔1〕の力で倍になった電子を「よいしょ~」と押し動かすので、動かす力は一つ一つに対しては1/2しかかけられない事になる。
だから単位時間当たりに動く電子の量も1/2。だからその回路を流れる電流も、電池1+電球1をの時を〔1〕の電流が流れるとすると、電池1+直列電球2の時の電流は〔0.5〕流れている事になる。
という理解になり、
一応自分の頭の中ではつじつまが合いました!!

この考えで、ほかのご回答者様のご解説を再度拝読させていただきますと…ちゃんと理解できるではありませんか!!!

本当にすっきりいたしました!

私の様な者がBAを決めさせていただくなど大変おこがましいのですが、
【電流・電圧】に関してはDio_Genes様からの導きを理解につなげてくださったmdmp2様に感謝の気持ちとして、【直列・並列】に関しましては、当初から、本来〔電流電圧〕が理解できていれば大変わかりやすくすんなり理解できる丁寧なご解説をくださっていましたDio_Genes様に感謝の気持ちとしてBAとさせていただき、今回2件の質問解決とさせていただきました。
ありがとうございました。
補足のコメント欄でのお礼をお許しください。

なぜ?太郎の母より

投稿日時 - 2015-09-06 12:13:43

お礼

あ~!!!!!!
考え違いしていた部分が一つ分かったような気がします!!!!!

〔もともと水が入った状態のホースの水道の栓を開く感じ〕なのですね!

水とはちがうのは…
例えば
◎【乾電池1個+直列電球2個】の場合、
(VAΩなどを使わず、乾電池1個の電圧を〔1〕とすると)
直列電球2個の手前で〔1〕の圧力をかけて、なんとか電球2個分の抵抗に逆らって電子を通り抜けさせようとする。その時、電池1個には電球2個に対して〔1〕の圧力をかける力しかないので、電球1個に対しては〔0.5〕の圧がかかることになる。通り抜けられる電子が0.5なので電球の明かるさも暗くなる。
◎【直列電池2個+電球1個】の場合は、電球1個に対して電子を通りぬけさせようとする圧が2倍あるので、電池1個の力で電球1個を通り抜けられる電子が(単純に)2倍になると考える。だから明るさも 電池1個の時より明るい。
◎【電池1個∔並列電球2個】の場合、

★★★★★
《電池1個(電圧1)は、(電池に直接)つながっているそれぞれの線に対して(何本つないであっても)同じ圧〔1〕で電子を押し出す力がある!≫
★★★★★

・・・ー❚|ー|ー💡ー|ー・・・
     |ー💡ー|
(入力画面では|が揃うのですが、確認でみるとズレています…。電球💡が縦に並んでいるつもりで描いております。)
  |
  | はつながっていて 💡は並列のつもりです。

(✖✖…電池につながっている最初の導線(ー)1本に対して〔1の量の電気〕が流れているという考え方ではなく…××、●●…並列部分の電球につながっている導線の|(縦棒2本分)のところから電球(抵抗)のつながっている各々の導線に対して、同じ〔1〕の力(圧)で電子を押し出す力がある。それが電池の【電圧】という事。)

・・・という理解に至り…

すると、並列電球2個のそれぞれに対して、同じ〔1〕の力で電子を押し出す。また1本に合流した部分は電流が〔2〕流れている。
××…合流した部分の電流が〔2〕だから、電池から流れている電流が〔2〕なのではなくて…××

もともと 電池に電球が2個並列されている時点で、電池はつながれている抵抗1本に対して〔1〕の力で電子を動かす力があるわけなので、
電池から電流は〔2〕流れている。

こういう考え方になったのですが…。

今、この考え方ならつながるかも???(ニコニコ…)
とかなり上機嫌になっております。
一休みしてもう一度頭の中を整理してみます。

ご回答ありがとうございました!!!!
電子を【水が詰まったホース】に例えご説明頂いた事で、
理解への道がみえてきた感じがしております!!!

投稿日時 - 2015-09-05 23:09:58

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