直流と交流の電流イメージ

直流と交流の電流イメージ

 

「電流は、導体の中の電子の流れ」
(でも電子の向きと電流の向きは逆向きと定義されている)

 

というのは、電気の参考書ならほとんどの基本書に書かれているかと思います。

 

なので、直流回路の場合はよく“水の流れ”に例えて電流の流れを説明している本が多いと思います。

 

 

でも、僕の教材購入者の方の中にも相当数いらっしゃるんですが、

 

「じゃあ、交流の場合はどんな感じなの?」

 

という疑問を持っている方がかなり多いです。

 

 

交流というのはご存知、1秒間の間に50回とか60回とか、電流の流れる“方向”が切り替わる電流です。

 

なので、直流みたいに一定方向に一定のペースで電子が移動しているわけではなく、移動速度も移動方向も常に切り替わりながら移動していることになるので、その辺のイメージが涌きづらいんじゃないかと思います。

 

 

そこで、直流と交流の電流(電子)の流れ方のイメージを、簡単なアニメーションを作ってみましたのでここに乗せておきたいと思います。

 

 

↓直流の電子の流れ(イメージ)

画が雑ですが(笑)、○が電子で太線の導線内を一定のペースで移動していると考えて下さい。

 

上のアニメーションだと、電子が左から右向きに向かって流れていますので、電流は逆向きの右から左に向かって流れている直流電流、ということになります。

 

 

この直流に対して、交流の電子の流れは下のようなイメージになります。

 

 

↓こちら(交流の電子の流れイメージ)

 

直流が一定のペースで一定の方向に電子が移動しているのに対して、

 

交流は電子1つ1つがその場で“右に行ったり”“左に行ったり”というのを繰り返すようなイメージになります。

 

この右に移動している「瞬間」というのが、電流が左向きに流れている「瞬間」になりますし、

 

左に移動している「瞬間」が、電流が右向きに流れている「瞬間」ということになります。

 

 

実際の交流は、1秒間に何十回もその方向が切り替わるので、電子単体で見るとその場で激しく「振動」しているような動き方になると思います。

 

よく、

 

「電子の速度は光の速度に等しい」

 

と勘違いしている人がいるので、交流回路の電子も一瞬で膨大な距離を移動しているものだとイメージしちゃう人がいますが、それは間違いです。

 

 

電子の速度が光の速度に等しいのではなくて、電子に対して電圧(電界)を加えたときにその電子が“動き出す”速度が光の速度にほぼ等しいだけです。

 

つまり、送電線のようにスイッチから何十キロも離れた場所にある閉回路の導線に対しても、

 

その導線内の電子に対して「動け」という指令が伝わるスピードが光の速度にほぼ等しいので、スイッチを入れた瞬間に閉回路内の導線の中の電子が“動き出す”のはどの位置でもほぼ同じタイミング、ということですが、

 

実際の電子が動いている速度はそこまで速くはありません。

 

 

まあそれはさて置き、上記のように物体(導体)の内部で電子が激しく移動すると、物体内の「原子」と電子が衝突を繰り返します。

 

その衝突のエネルギーが熱となって現れるのが、いわゆる「ジュール熱(=電流2乗×抵抗値×時間)」と呼ばれるものの正体だと考えていただければと思います。

 

 

というわけで、イメージしにくい交流の電流の流れ方ですが、上の雑な(笑)アニメーションで少しはイメージしやすくなったことを期待して以上になります。

 

 

このサイトはみなさまからのご協力で運営されています。
このサイトに対する改善要望や質問などをこちらの専用フォームにご記入ください。
あなたの貴重な声を、資格とっ太郎こころよりお待ちしております。

みなさまの声をいただき、どんどん更新していきますので、お気に入りにでも登録していただければ幸いです。