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電流

一般小学生

まとめ

電流
回路の中を流れる電気の動きやその強さのことで、向きと大きさを持つ物理量
  • 電流の向きは正極から負極と定義されているが、実際の電子は負極から正極へ移動する
  • 単位にはアンペア(A)が用いられ、1秒間に1クーロンの電荷が通過する量を表す
  • 回路の接続方法(直列・並列)によって、各地点を流れる電流の大きさや振る舞いが変化する

解説

電流は、導体内部の自由電子が電位差(電圧)によって移動することで生じます。物理学の歴史的経緯から、電流の向きは「正極から負極」と決められていますが、実際に移動している電子は負の電荷を持っているため、その逆の「負極から正極」へ動いています。

回路における電流の性質は、接続方法によって大きく異なります。以下の表は、直列回路と並列回路の主な違いをまとめたものです。

比較項目 直列回路 並列回路
電流の経路 一本道(単一) 枝分かれがある
各所の電流 どこでも同じ強さ 各枝の合計が全体の強さ
全体の抵抗 増やすほど大きくなる 増やすほど小さくなる

複雑な回路では、分岐点に流れ込む電流の合計と流れ出る電流の合計が等しくなるという「キルヒホッフの第一法則」が成り立ちます。また、オームの法則(V=RI)により、電圧が一定であれば抵抗が小さいほど大きな電流が流れます。

コラム

電流が流れると、その周囲には磁界が発生します。この向きは「右ねじの法則」に従い、導線の上下に置いた方位磁針の振れ方に影響を与えます。例えば、南北に張った導線の真下に方位磁針を置き、南から北へ電流を流すと、N極は東に振れます。

この磁気作用を応用したのがモーターです。モーターを回転させ続けるには、エナメル線の被覆を適切に剥く(半分だけ剥くなど)工夫が必要です。これにより、電流の向きを適切に切り替え、回転力を維持しています。また、電気を作る方法には、乾電池のような化学変化を利用するものと、発電所のようにタービンを回して電磁誘導を利用するものがあります。

小学生のみなさんへ

みなさんのまわりにあるテレビやゲーム、電気などはすべて「電流でんりゅう」という電気の流れによって動いています。電流は、電池のプラスから出てマイナスへと流れていきます。

電流の通り道のことを「回路かいろ」と呼びます。豆電球をどのようにつなぐかによって、電流の強さや電球の明るさが変わります。一本道でつなぐ「直列ちょくれつつなぎ」では、電球を増やすと電流が弱くなりますが、道が分かれる「並列へいれつつなぎ」では、それぞれの電球に強い電流を流すことができます。

また、電流が流れている導線どうせんの近くに方位磁針を置くと、針が動くことがあります。これは電流に磁石のような力があるためです。この力を利用して、モーターを回したり、大きな磁石を作ったりすることができます。

ルラスタコラム

電気を作る方法は大きく分けて2つあります。1つは乾電池のように「化学変化」を使う方法、もう1つは発電所のように大きな水車やタービンを回して「磁石の力」で電気を作る方法です。私たちが毎日使っている電気の多くは、この回転する力から生まれているんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 電流の単位と、回路における電流の向きを答えなさい。
単位はアンペア(A)で、向きは正極(プラス)から負極(マイナス)へ流れると定義されています。
【応用】 電流の向きと、実際に移動している電子の向きが逆であるのはなぜか。
電流の向きが「正から負」と決められた後に、負の電荷を持つ電子が「負から正」へ移動していることが発見されたという歴史的経緯があるためです。
【実践】 並列回路において、一方の豆電球を外してももう一方の豆電球が消えない理由を説明しなさい。
並列回路では電流の通り道が枝分かれしており、一方の経路が断たれても、もう一方の経路には独立して電流が流れ続けるためです。

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