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電流と電圧についての疑問:回路の形成と電流の流れ
2023/10/20 01:21
- 単相2線式でAC回路の場合、+が100Vで -が0Vとなり、回路が形成されれば、+からーへ電流が流れると言う考えであっておりますえでしょうか?
- 回路が形成された場合、+とーは繋がっているため、電圧は0Vになり、電流は流れないと思ったのですが、この考え方は違いますか?
- 電流と電圧についてお聞きしたい事があります。単相2線式でAC回路の場合、回路が形成されれば、+からーへ電流が流れると言う理解であっていますか?
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この場合、I=V/Rの時のRが0になることは数学的には定義されていない又は禁止されているので極限でしか計算できないとなります。その禁止の根拠を電気回路から考えると、無限大の電流を供給でき、電圧降下の無い理想電源を回路として実現することは、不可能です。原理上、電源の電圧が降下してしまいます。過渡現象として、無限大に近づいていく電流に対して、電圧が降下していくため、最終的に、電圧が0になる。と言う感じでしょう。とすると、電流が「流れない」というのもある意味間違いかと。
理想回路では無い、現実の回路とすると、電線には、抵抗が存在し、その抵抗が限り無く0であり、電線の許容電流に対して充分な電流を供給する能力がある電源を繋いだとすると、ある時点で電線が燃えてしまい、結果として回路が断線する。又は、電線の許容電流に対して充分な電流供給能力があるとすると、電源が電圧降下するため、結果として定常状態として電線の抵抗により発生する電圧降下分だけが電圧として残る(その時、電源は定格電圧を発生していない)という結果になるのかな。
お礼
2019/03/27 21:51
ご回答ありがとうございました
AC(交流)とDC(直流)を勘違いしていそうです。
AC(交流)については適当に検索すれば分かりますので、
そちらは検索して見て下さい。
おそらく疑問に思っているのはDC100V もしくはAC100V
の電源をショート(短絡)させた場合、どうなるのかという事ですよね。
×電位差が0だから電流が流れない
○電位差が0だから、そこでは測定できない
になります。
理論上と現実の2パターンで説明しますと、
理論上の計算式で見てみましょう。
電流は電圧/電流
100V/0Ω=無限大 の電流となります。
疑問となっている電圧0Vの「範囲」ですが、
そこの「電位差」は0Vであっています。
抵抗が0Ωですから。
電位差=電流*抵抗値です。
0=?*0です。 →(0~無限大)
電流=電圧/抵抗値です。
?=0/0です。 →(不可能 (0~無限大))
抵抗値=電圧/電流です。
0=0/? →(0~無限大)
0/0は0ではありません、たぶんこれが誤解のポイントです。
0/0は、不可能、0~無限大がありえます。
3パターンから見ると全て、0~無限大です、何Aでもありえます。
10V電源と、1Ωの抵抗が直列に2個ある場合、
10/(1+1)=5A流れますね。
2個の抵抗と抵抗の間は どちらも電位が5V同士なので電位差0Vです。
でも5A流れていますよね。
電流=電圧/抵抗 に当てはめてみると、
5=0/0になります。この考え方から、あれ、5A流れているのに
0になるぞ、という疑問になると思うのですが、
(0/0は0じゃなくて、1でもあり5でもあります、そもそも0徐算はNGです)
つまり
抵抗が0Ωなら電流が(0~無限大)でいくら流れても0V
抵抗が0Ωなら、常に0Vで、0A~無限大Aまでありえます。
現実的な話。
電源には必ず内部抵抗があります。
超電導体で 10Vの電源をショートした場合、
電源の内部抵抗が1Ωなら10A
電源の内部抵抗が0.1Ωなら100A
そして、電流*電圧が、電池の内部抵抗で発熱として消費されるので
1Ωなら 10V*10Aの100W
0.1Ωなら10V*100Aの1000W
分だけ、電源が発熱します。
電池をショートするな、という理由ですね。
普通の導線なら抵抗値があるので、そちらも発熱します。
電池の場合、化学反応で電流を出していますから、
化学反応の速度が追い付かない場合、電流が沢山流れれば
沢山流れるほど、電流を出す速度が追い付かないので、
外から見れば、電流を沢山流すほど、内部抵抗が上がるように見えます
よくある「勉強用の問題のように、電源も導線も抵抗がなければ?」
無限大の電流が流れ、発熱もない事になりますね。
つまり無限大パワー というわけではなく、
実際は、電流が流れると、周りに磁界を発生するので、
磁界を発生させるために電力を消費しますし、
動力を動かせばその分消費します、
抵抗0でV/0Ω=無限大パワーAといわうけじゃなくて、
回路上の抵抗値による消費電力が0ってだけですね。
電源の性能以上は出ない訳です。
何かのアニメで超電導だからパワーが無限大とかやってたけど
子供ながらに何いってんだコイツって思ってました。
抵抗によるエネルギーのロスが0ってだけですね。
電源以上の電力はでません。
お礼
2019/03/27 21:51
ご回答ありがとうございました
初心者に直流と交流の違いを延々と述べても意味は無い
で、基本のキのオームの法則
I=E/R
で、抵抗Rがゼロなら 電流はゼロAなのか?
ではなくて電流は無限大A流れます
これは、ACでもDCでも関係なく共通事項
尚、電線の抵抗がゼロΩは存在しません
0.0001Ω
とかの微小抵抗になります
100Vを0.0001Ωの電線で短絡させたなら
100V/0.0001Ω=100万A
実際にはそこまで流れませんけど
>電圧は0Vになり、電流は流れないと思ったのです。
流れない理由は、電流の供給能力が無いからです
電流の供給能力が無いのでそれに見合うまで電圧が下がる
電流の供給能力のある巨大なトランスの直下で
同じ事したら100万Aも不可能では無い
更に、電圧がゼロVにまで下がる事もない0.01Vとかに落ち着く
0.01V/0.0001Ω=1000A
お礼
2019/03/27 21:56
ご回答ありがとうございました
お礼
2019/03/27 21:51
ご回答ありがとうございました