「
電気ってなに?」と聞かれたときにきちんと答えられる人は100人中何人くらいいるのでしょうか?私たちにとってなくてはならない存在になっている電気ですが知らなくても十分活用できますよね。ということでこの話は終わりです。ってちょっとまってください!それじゃあこのテーマが成り立たないので、ちょっと電気の正体について解説し、いろいろな電気について紹介していきたいと思いますので、小学校の理科を思い出してみてくださいね。
電気ってなに?
まず、電気とは、
(1)
電気力・電気伝導など、種々の電気現象のもととなるもの。電荷・電流または電気エネルギーをさしていう
(2)電灯
(3)電力
三省堂「大辞林 第二版」より引用
電気の説明をしているその中に電気という言葉が入っていることには笑ってしまいますよね。
摩擦した琥珀(こはく)が他のものを引きつけるということは、昔から知られていたのですが、
電気の歴史で紹介している有名な人たちの研究により、それが何らかのエネルギーによるものであり、それをひっくるめて電気という言葉になっていったようです。もちろん日本語の「電気」ではなく、ギリシャ語で琥珀(こはく)の意味である「
elecktra(エレクトロン)」から現在の「
electricity(エレクトリシティ)」に変化してきました。つまるところ、電子や陽子のもつエネルギーの働きや、そのものをひっくるめて電気と認識するといいのではないでしょうか?
電気とは何かと言っておきながら、はっきりした答えがなくてすいません(汗)
電気の性質
基本的に電気とは電荷
*1の働きによって起こるもので、電気の性質は3つに分けることができます。
(1)電界*2により電気エネルギーを伝えること
(2)磁界*3により電気エネルギーを伝えること
(3)電界と磁界の相互作用により生じる電磁波*4である光や電波の性質
*1 電子や陽子のような素粒子がもつ性質の1つ(プラス、マイナス)
*2 電気エネルギーが伝わる空間
*3 周囲の磁石や電流に力を及ぼす空間
*4 電界と磁界の変化が組合わさって光の速度で伝わる波
モスペ自身も解説しておきながらワケがわかっていない!?のですが(汗)、電荷により電界が生じ、さらに電界が生じることで磁界が生じて、さらに電界と磁界の相互作用により電磁波が生じるという関係ができあがります。もうそろそろ頭が痛くなってくると思うので、あと
電流と
電圧について簡単に解説したいと思います。
電流と電圧
簡単に説明すると、
電流とは、
「電子が移動すること」
なんです。
めっちゃ簡単ですよね。なので、もう少しかみくだいて説明すると、
原子力発電の中でも原子について解説しましたが、その物質の最小単位である原子を構成している電子が、外部からの刺激を受けて、回っている軌道から飛び出します。その飛び出した自由電子が移動することが「
電流」なのです。
原子は原子核が「
プラス」、電子が「
マイナス」の電荷をもっていて互いに同じ力でひかれあっています(相思相愛ですね)。そこで、「
マイナス」の電子が飛び出してしまう(離婚・別れ)とその原子は引き合う力のバランスがくずれるため、どこかから「
マイナス」電荷を帯びた自由電子を求めるよう(恋愛)になります。そして「
マイナス」の電荷を帯びた自由電子とふたたびくっつきます(再婚・付き合う)。この一連の流れを意図的に起こしているのが発電です。
いろいろ考えてもややこしくなると思うので、
電流とはずばり「
電子が移動すること」と覚えてくださいね。
次に、
電圧とは
「電流を流そうというはたらき」
です。
たとえるなら、「
エンジンの排気量」。排気量が大きいとスピードもでます。つまり、電圧が大きいと電流も大きくなります。しかし、エンジンも搭載する車の重量(抵抗)により、スピードがでなかったりでたりしますよね。これについても同じように、電圧が大きくても抵抗が大きければ、電流は小さくなってしまいます。あなたも小学校の理科で習ったことのある「
V(電圧)=R(抵抗)I(電流)」という
オームの法則を思いだしていただけるとおわかりになると思います。ということで、電圧は「
電流を流そうとするはたらき」で、抵抗とは「
電流を流しにくくするはたらき」のことになります。
というむずかしい?話はいよいよ終わりにして身の回りにある電気についてのいろいろなことを紹介していきたいと思います。まずは交流と直流からです。
交流と直流
交流と直流。この言葉を聞くと小学生の時の理科をイメージしてしまうのは
モスペだけでしょうか?何となく分かっているけどはっきり説明できない人、手をあげてください(笑)。そこで、すっきり簡単に説明したいと思います。
交流
一定の時間ごとに強さと向きが規則正しく入れ替わる電流
なので、強くなったり弱くなったり、進んだり戻ったりするので、電流が流れていない(電子の移動が0)時もあります。でもあまりにその入れ替わりが早いので、実際は電流が止まるということはありません。コンセントや電灯は交流で、交流においての電圧と電流の値は、ともに最大の時の数値になります。
関東は50Hz(ヘルツ)、関西では60Hz(ヘルツ)と聞いたことがあると思いますが、これは
1秒間に電流の強さや向きが入れ替わる回数のことで、「
周波数」といいます。なので、50Hzなら1秒間に50回、強さと向きが入れ替わります。関東と関西とでは、なぜ「
周波数」が違うかというと、関東ではドイツから50Hzの電気をつくる発電機が、関西ではアメリカから60Hzの電気をつくる発電機がはいってきたことが原因で、現在でもそのような流れが残っているからなんですね。同じ日本なんだから統一してくれよ〜って感じですが、統一するにはいろいろと(金銭面とか?)大変みたいで現在の状態になっているようです。次に、50Hzと60Hzの境界線ですが、新潟、長野、山梨、群馬、静岡が50Hzと60Hzが混在していて、
株式会社藤栄の役立ち情報に周波数分布図というものがありました。北海道や九州でも50Hzと60Hzが混在しているみたいですね。
家電製品はどちらの周波数でも使えるもの(テレビ、パソコン、アイロン、電気温水器など)と使えないもの(洗濯機、電子レンジ、乾燥機など)があり、「
50/60Hz」と表示されていればどちらでも使用できますが、どちらか一方しか表示のない場合は表示のない地域で使えません。対応地域以外で使用すると、製品が故障する原因になるばかりでなく、火災の原因にもなってしまいますので、くれぐれも引っ越しや贈り物の際には注意してくださいね。
英語で「交流」のことを「
alternating current」というので、略して「
AC」。よくポータブルゲームなどに付属している「ACアダプター」は交流を直流に変換するためのものです。
直流
一定の強さで一定の向きに流れる電流
なので、強くなったり弱くなったりすることはありません。電池や雷、静電気、小型の電気機器が直流で、交流で紹介した「ACアダプター」を利用して、コンセントの交流を直流に変換して利用することができます。
英語で「直流」のことを「direct current」というので、略して「DC」。
なぜ、家庭用電気が交流で送られてくるかというと、現在の発電所で発電される電気はすべて交流であり、大きな電圧で電気を送る方が小さな電圧で電気を送るよりも効率よく電気を送れるのと、変圧器を使って簡単に電圧を変えることができるからなのです。
コンセント
一般家庭に必ずあるコンセント。プラグを差し込むだけでいろいろな電化製品が使用できるなくてはならないものですよね。
よーくコンセントを見てもらうと分かるのですが、両方の穴はどちらかが長くどちらかが短くなっています。これは、電池でいうところの「プラス」と「マイナス」の違いで、「ホット」と「アース」と呼ばれます。長いほう(左側)が「アース」で、短いほう(右側)が「ホット」です。交流は「プラス」と「マイナス」が入れ替わるので、「プラスマイナス」はないのですが、「アース」の方を「マイナス」と呼ぶことがあるようです。ちなみに「アース」は余分な電気を地中に逃がすようになっているので、指をつっこんだとしても感電することはないそうですが、くれぐれも実験することのないようにしましょうね!!
コンセントの種類には「2口コンセント」「アース端子付きコンセント」「防水型コンセント」など様々なものがありますが日本で使われているものは100Vか200Vです。海外では110V、120V、220V、240Vなどがあり、コンセントのかたちなども違うので、海外旅行の際は行く地域のコンセントにあったアダプターが必要になるので、旅行用品の販売店やレンタル店などで調べてみてくださいね。
静電気
寒い季節になると発生しだすあのいや〜な静電気。冬場のモスペは車に乗り降りするたびにバチバチいって痛い目にあっています(笑)。
その静電気の正体は、洋服がこすれあって帯電した状態(プラスかマイナスかは状態によります)のことで、他の物質にふれる際に空中放電することで「バチッ」となるのです。冬場はとくに空気が乾燥し、空気中の水分に電荷が漏洩することが少ないので、静電気が体にたまってしまうんですね。なので、対策としては「
静電気防止インソール」などを使うことで、静電気を起こりにくくできます。
雷
莫大なエネルギーの放出である雷も電気の部類に入ります。
電気の歴史で紹介している
ベンジャミン・フランクリンの実験で雷が電気であることが実証されました。しかしよく考えると、凧をあげてそれに落雷させるなんて命がけもいいところですよね。まーこの危険性が原因でその後この実験は禁止されたそうですが。。。
雷の正体とは、
低気圧発生により起こる上昇気流でできた雲の上側に
プラスの電荷、下側に
マイナスの電荷に帯電していきます。このとき大地は
プラスに帯電しています。そして、雲が発達するのに伴い、帯電する電荷が大きくなり、そのままの状態では存在できなくなってしまいます。そうすると、
プラスの電荷と
マイナスの電荷が引き合あって、空中放電を起こします。なので、雷は雲の中で発生するものと大地と雲の下側で発生するものがあり、大地と雲の間で起こった場合は落雷ということになります。これが雷の正体で、雷が発生するときは、一瞬にして莫大なエネルギーの放出がおこるため、激しい光(稲妻)と音(雷鳴)が発生します。
ちなみにこの雷のエネルギーは
約60,000A(アンペア)で、
一軒家(4LDK,約900W)の照明、5,000軒分を一気に灯すくらいのエネルギーになります。このエネルギーを利用できればいいのですが、いつどこで落ちるかわからないことや起こる頻度もまちまちなので、いまいちメリットはないような気がします(笑)。
電気についてのことをいろいろと調べてみると、再発見することもありますが、ちょっと頭が痛くなってきてしまいますよね。電気についての難しいはなし?はおわりにして、次は実用的なオール電化について見てみたいと思います。