【電気の基礎！】電流・電圧・抵抗とは？意味や違いを分かりやすく解説

電気関係の仕事をしている人であれば避けて通ることのできない電気の用語、それはやはり「電流」と「電圧」、そして「抵抗」ではないでしょうか？

これらは電気の中でも最も基礎的な知識ですが、電気関係の仕事はこの3つさえ理解していれば結構何とかなったりします。

この記事ではそんな「電流」と「電圧」と「抵抗」の意味や違いについて、初心者の方にもできるだけ分かりやすく解説していきますので、是非参考にしてみてください。

電流って何のことなの？

電流とはその名の通り「電気の流れ」のことを言います。

家電製品などをコンセントに繋いで電源を入れると、電線を通って機器の方に電気が流れていきますよね。

このように、後述する「電圧」という力が電線に加わることで、機器の方へ流れていく電気のことを電流と呼んでいます。

電流は流れる量を数字で表現ができて、「Ａ（アンペア）」という単位を使って表されます。

なぜＡ（アンペア）で表されるようになったかというと、電線に電気が流れているという理論を提唱したフランスの物理学者「アンドレ＝マリ・アンペール」の名前である”アンペール”からきているそうです。

引用先：ｳｨｷﾍﾟﾃﾞｨｱ（ｱﾝﾄﾞﾚ=ﾏﾘ･ｱﾝﾍﾟｰﾙ）

身近な例で言うと、家庭にある配電盤のブレーカ等には必ず「○○A」という表記がありますね。

電圧って何のことなの？

電圧とは、電線に対して「電流を流そうとしている力」のことを言います。

電気の圧力とも言えるでしょうか。

電圧についても数字で表記ができて、単位はＶ（ボルト）で表されます。

身近な例で言うと、家庭用のコンセントは「100V」であることが非常に多いですし、工場などであれば「200V」や「400V」がよく使われています。

余談ですが、堀内孝雄さんの「君のひとみは10000ボルト」も電圧表記ですね。

Ｖ（ボルト）の単位についても、世界初の電池（ボルタ電池）を発明したイタリアの物理学者「アレッサンドロ・ボルタ」の”ボルタ”からきています。

引用先：ｳｨｷﾍﾟﾃﾞｨｱ（ｱﾚｯｻﾝﾄﾞﾛ･ﾎﾞﾙﾀ）

抵抗って何のことなの？

電気の基礎知識でもう一つ重要な要素があります、それが「抵抗」です。

抵抗はその名の通り、電流の流れに「抵抗」するもののことで、この抵抗成分があることで電流が流れにくくなるという特徴があります。

電流の流れに”抵抗”するためには、以下の写真のような素子を使います。

電気機器の基板を眺めていると、必ずどこかに使われていますよね。

この素子は、回路に流れる電流値を制限したり、適切な量に調整したりするために使われます。

電流の流れにくさである抵抗も「抵抗値」呼ばれる数値で表現することができ、「Ω（オーム）」という単位で表記します。

実はこの抵抗、抵抗値を意図的に調整するための素子以外にも、電熱ヒーターやモーターのコイル、配線で使用する電線に至るまで様々なものに少なからず存在しています。

このΩ（オーム）という単位は、かの有名な法則である「オームの法則」を発見したドイツの物理学者「ゲオルク・ジーモン・オーム」の名前からきています。

引用先：ｳｨｷﾍﾟﾃﾞｨｱ（ｹﾞｵﾙｸ･ｼﾞｰﾓﾝ･ｵｰﾑ）

電流・電圧・抵抗ってどんな関連性があるの？

電流・電圧・抵抗は実は密接な関連性があって、前項で出てきた「オームの法則」がとても有名です。

オームの法則ってなんだっけ

オームの法則は以下の公式で表されます。

Ｅ（電圧）＝Ｉ（電流）×Ｒ（抵抗）

この公式を用いることで、それぞれの要素の関連性を理解したり、どれぐらいの数値になるのかを計算することもできます。

電圧は電流×抵抗

回路に加わる電圧が分からない場合でも、回路に流れている電流や抵抗の数字が分かっていれば、オームの法則を使って計算することができます。

例えば、回路に繋がっている抵抗値が100Ωで流れる電流が1Ａという場合には、100Ω×1A＝100Vという感じですね。

また、公式からそれぞれ次のような関連性があるのが分かります。

電圧は電流と抵抗のかけ算であるということを覚えておきましょう。

電流は電圧÷抵抗

オームの法則を変形させると、上の式が成り立ちます。

この式を使うことで、回路に加わる電圧と抵抗値から回路に流れる電流を計算することができます。

さらに、この式からそれぞれの要素は以下の様な関連性があるのが分かります。

電流と電圧の関係は前項の通りで、抵抗値が同じであれば電圧を上げていくとそれに比例して電流値が大きくなります。

また、電圧を変えずに回路の抵抗値を減らしていくと、流れる電流が増えていきますし、逆に抵抗値を増やしていくと電流は減っていきます。

流れる電流を調整したい場合は、この公式を覚えておくと役に立つでしょう。

抵抗は電圧÷電流

オームの法則のもう一つの変形パターンが上の公式になります。

この公式では、回路に掛かる電圧と流れる電流の数値が分かっていれば、回路の抵抗値が計算できるよというものです。

さらに、公式から次のようなことが分かります。

繰り返しになりますが、電圧が同じで電流が少なくなっているという場合には、回路のどこかで抵抗値が大きくなってきているということが分かりますし、逆に電流が異常に増えているという場合には、どこかの抵抗値が小さくなっていると推測することができます。

この考え方を利用することで、抵抗素子やコイルの異常等を発見しやすくなります。

電気の世界でよく聞く「直流」と「交流」って何？

電気の仕事をしていると、電圧・電流・抵抗という言葉以外にも「直流」と「交流」という用語をよく耳にすると思います。

この違いについても簡単に触れておきましょう。

「直流」の電気とは

直流とは「ＤＣ」とも表現され、電気がいつも同じ方向に向かって同じ強さで流れることを言います。

例えば、単三電池などは「DC1.5V」と表記がありますが、これは「直流の1.5V」という意味になります。

直流の電気は＋（プラス）とー（マイナス）がハッキリしているのが特徴で、＋からーへ電流が一直線に流れていきます。

直流は光電センサ等のセンサ類をはじめ、パソコンやスマートフォン等バッテリーを使用する機器を動かすために使われています。

「交流」の電気とは

交流とは「ＡＣ」とも表現され、電気の流れる方向と強さが行ったり来たりを繰り返す電気のことを言います。

交流の代表的なものは、やはり家庭用のコンセントでしょうか。

交流は直流と違い、大きさや向きが定期的に入れ替わるため、下図のようなグラフになります。

交流は＋（プラス）・ー（マイナス）の区別がないというのも特徴の１つです。

電圧と電流は水によく例えられる

電圧と電流を考えるときによく「水の流れ」に例えられます。

なぜ水に例えられるかというと、電圧・電流の考え方が水圧・水流の考え方によく似ているからですね。

電圧・電流の関係が分かりにくい場合は、水をイメージして考えてみましょう。

水圧と電圧

水圧とは、水が他の物体に与える圧力のことを言います。

水が持っている力とも言い換えられますね。

水圧は電気で言う電圧にあたり、電流を回路上に流そうとする力のことを指します。

強いポンプを使うと水圧が上がって水流が大きくなるように、同じ回路であれば、電圧を高くするほど流れる電流も大きくなります。

また、水道の蛇口を絞ると水の量が減るように、電気の世界では抵抗の大きさを変えることで、流れる電流の量を大きくしたり小さくしたりすることができます。

水流と電流

水流とはその名のとおり水の流れのことを指します。

水が流れる量のことを「流量」と呼び、水圧を上げたり蛇口を大きく開くと流量もそれに比例して大きくなります。

これを電気に置き換えると、電気の流れる量が多いと「電流が大きい」と言いますし、電気の流れる量が少ないと「電流が小さい」と表現します。

この電流の大きさは加える電圧の大きさや回路上の抵抗の値によって変わってきます。

電流の流れる向きについて

電流には流れる向きが決まっていますが、これも水に例えることで理解がしやすくなります。

華厳の滝やナイアガラの滝を想像してみてください。

滝では水はどのように流れているかというと、高いところから低いところに向かって水が落ちるように流れていますよね。

実は電気の世界も全く同じで、電流は電圧が高いところから低いところへ向かって流れていきます。

例えば、10Vと0Vに電線を繋ぐと10V→0Vに向かって電流が流れますが、0Ｖと0Vといった電圧に差がないところに電線を繋いでも電流は流れません。

この電圧の高いところと低いところの差のことを「電位差」と呼びます。

河川などで言う”高低差”と同じようなイメージですね。

他にも、乾電池で言えば＋（プラス）極が電圧の高い方で、ー（マイナス）極が電圧の低い方と考えます。

そのため、乾電池に電球などを繋ぐと電流は＋極からー極へ向かって流れます。

このように考えると分かりやすいかと思います。

まとめ

以上、電流・電圧・抵抗の意味や違いについて解説しました。

電気の分野は突き詰めると難しい理論や公式が沢山ありますが、この記事でお伝えしたような基礎知識さえマスターすれば、実際の現場や仕事で充分に活用することができます。

また、目に見えない電気ですが、水の流れに置き換えてイメージしてみると、さらにスッと頭の中に入ってくると思います。

本記事の内容が参考になりましたら幸いです。