第三種電気主任技術者(電験三種) 受験対策講座

受講生さんから、
「電圧、電位、電位差、起電力、これらの違いを教えてください」
という質問をいただいたことがあります。

「電圧」とは、導体に電流を流そうとする（電子を移動させる）電気的な圧力のことです。電気の流れはよく水の流れに例えられます。

ホースの中に水を流すためには圧力（水圧）を加えなければいけません。それと同じように、導線の中に電流を流す、つまり電子（負の電荷）を移動させるには、電気的な圧力を加える必要があります。これが「電圧」です。

電池など、電源になるものは電圧を発生させることができます。この電圧（電気的な圧力）を生じさせるもととなる力（能力）が「起電力」です。起電力には、化学起電力や誘導起電力等があります（起電力については次回にも触れます）。

電池の正極（＋）と負極（－）を、間に負荷（豆電球など）をはさんで導線で接続すると、正極から負極に向って電流が流れます（電子の流れは逆方向です）。これは、正・負極の2点間に電位差があるからです。電流は必ず電位の高い方から低い方へと流れます。電位の差のことを「電位差」といいます。

「電位」とは、大地或いは、無限遠（無限に遠い距離）を基準（０[V]）として、それに対する電気的な高さをいいます。山の高さ（標高）を平均海面を基準（０[m]）として表すのと同じようなことです。

また「電位」は、単位正電荷（＋１[Ｃ]）が持つ位置エネルギーのことをいいます。単位正電荷が、電界中（電気的な力が働いている場）で、ある点にとどまっているためにはエネルギーが必要です。この位置エネルギーは、無限遠からその点まで電荷を移動させるエネルギーの大きさと同じです。
これは、重力が働いている場で、ある物体が位置エネルギーを持つのと同じようなことです。高い位置にあるボールが持つ位置エネルギーは、その位置までボールを持ち上げるエネルギーに等しい。ボールに対応するのが単位正電荷、重力に対応するのが電界です。

 以上「電圧、起電力、電位差、電位」について、概略を述べましたが、大よそのところを見ておいてください。どれも「電圧」ということもありますし、単位はいずれも[V]（ボルト）です。

電位の説明より、電圧の単位[V]を別の単位で表わすと[J/C]（ジュール/クーロン）になります。[J]（ジュール）は、エネルギーの大きさを表す単位、[C]（クーロン）は、電荷（電気量）の単位です。

※　電圧の単位 [V] が、[J/C] になるのを単位の計算で考えてみましょう。
　　エネルギー[J]＝電力[W]×時間(秒)[s]
　　電気量[C]＝電流[A]×時間(秒)[s]
　　電圧[V]=電力[W]／電流[A] なので、

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