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文系人間のための電子工学 その4 [電気の話]

交流のイメージがおぼろげに浮かんだと思います。

では、鉄道模型のレールにはどのように流れるのでしょうか?

ソネットから警告メールが来そうなので、真面目に書こうと思っています。(思ってるだけです)

直公運転2.jpg

直流運転と交流運転を上から見た図です。

左図の直流運転は大方の方がやられてる、パワーパックを使った運転です。

直流の電源で直流モーターを回して走らせますね。

右図は、交流電源を使った交流モーターを使った運転です。

説明には不要ですので、ACモーターの線が2本にしました。

注)どちらもモーターから先のレールには電流は流れていません。(流れる準備が出来ている状態です)

電流は回路でないと流れませんので回路図で説明します。

まずは直流から。

直流回路.jpg

(説明にモーターも必要ないので削除しました。)

直流は簡単ですね。

電源のプラスから流れ出て、電源のマイナスに戻り、これをぐるぐる回り続けています。

電流が自由電子の移動であることを発見されるまで、電流はプラスの電荷の流れという説が通説になっていました。

自由電子がマイナスからプラスに移動することが電流の向きと解っても、今更変えても世を混乱させるだけと判断して、「電流はプラスからマイナスだけど、ほんとはね?マイナスからプラスなんだよ」と、なっています。

電子の流れ直流.jpg

(自由電子の流れを解りやすくすために尻尾を加えましたが、他意はありません。)

配線に使われる銅線(導線)の内部の様子です。

自由電子は空洞の中を流れるなら高速で泳げる移動出来るのですが、銅線は固体で中に原子がぎゅう詰めの状態なのです。

その僅かな隙間をかいくぐって自由電子は何かに向かって必死に泳いで行くのです移動して行くのです。(生命の神秘)

その移動速度は秒速2mm程度の遅さです。(ものの本によると)

原子も多けりゃ自由電子だって数では負けていません。

数億個いやもっとか分かりませんが、1個1個が一斉に同じ方向流れるので電流が流れているイメージは出来ると思います。

注意)自由電子が流れるというより、マイナスの性質を持った自由電子がプラス極に吸い寄せられる動きです。

さて、皆さまお待ちかねの交流電流の流れ方の説明に入ります。(想像どうりの展開が待ってますよ)

交流電流の流れ1.jpg

交流では自由電子が左に行ったり、右に行ったりを繰り返します。

それも、東日本では1秒間に50回、西日本では60回も繰り返されます。

あたかも銅線内部では自由電子がピストン運動を繰り返しているのです。

これでは電流がどっちに流れるのか凡人には分りませんね。

そこで、前回登場していただいた「電力嬢」さんに手を貸していただきます。

右手の法則.jpg

うぉ~!!これなら電流の流れるイメージがバッチリ想像できますね。

「交流電源のHot側に繋がれた、風俗電力嬢さんの右手の人差し指の方向に電流は流れる」

これを、「電力嬢右手の法則」と言います。

左手の法則.jpg

左手に交流電源のHot側を繋げば、左手の人差し指の方向に電流は流れることになります。

これを「電力嬢左手の法則」と言います。

交流電源の「Hot」側から「Cold」に電流は流れるということです。(電力から見たら)

いかがでしたか?電流の流れる様子が頭の脳裏に刻まれたことでしょう。(違うイメージも浮かんでしまったことでしょう)

以上で電流の流れるお話は終わります。

注)これらのイメージはあくまで親爺ぃの思い描いた考えで、本当はまるっきり違うのかもしれません。
ご自分で調べてご自分なりに想像するのもいいと思います。

なんだか、こんなことばかり書いてると親爺ぃのイメージは、

ke-si-.jpg

この方とイメージが重なると思っている方が多いと思いますが、そのとおりです。

「グラッチェ」


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コメント 2

Nardi

続編お疲れ様です!
電子の振る舞いまで描くとは、そして相変らず盛り込んできましたね~。
物性を少しやっている人間に見せると違うと言われてしまいましたが
巨視的に見れば、これが分かりやすいんだと思います!
何はともあれご苦労様でした!
by Nardi (2016-06-15 01:15) 

親爺ぃ

Nardiさん、コメントありがとうございます。

>物性を少しやっている人間に見せると違うと言われてしまいましたが

まま、そこは大目に見てください。(笑)
イメージは解りやすいと思います。
by 親爺ぃ (2016-06-15 08:01) 

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