ショートした!電気回路はどうなっているの?

ショートして燃えるコンセントとバッテリーの図

「ショートした!」

という言葉を聞いたことはありますか?

 

では電気回路はどうなっているのでしょうか?

 

おはようございます。こんにちは。こんばんは。ぴ~ちゃんです。

 

当記事では、日常生活で稀に聞く

「ショートした」

という言葉について解説します。

 

車のバッテリー交換をしたことある人は耳にしたことがあるかと思います。

 

実はこの現象、「並列回路」を知っていれば簡単に説明することが出来ます。

並列回路を知らない人は以下の記事を読んでみてね!

 

それでは本題に入っていきましょう! 

 

「ショートした!」とは? 

この節では、次のことが分かるようになります。

  • 「ショートした!」時の電気回路はどうなっているの?
  • 「ショートした!」らなぜ危険?
  • 「ショートした!」時の電流値と抵抗値は?

 

「ショートした!」とは?ズバリこういう現象! 

「ショートした!」時の電気回路はズバリ!次の画像のようになっています。

 

この図だけでなぜ大電流が流れるのか分かった方!
すごいセンスを持ってるかもしれません。

もう少し分かりやすく書くとこういうことです。

 

これでイメージできた方!
いいセンスですね!


上で説明した図はすべて同じ電気回路となっています。

 

最初はイメージしづらいですよね。
ショートすると抵抗がなくなるんですね!
(次の節で計算します。)

このような現象は、

英語で「Short Circuit (ショートサーキット)」と言われ、

まるでマリオカートのように、電流が近道するから
「ショート」と呼ばれるようになったのではないでしょうか。

ちなみに日本語では「短絡(たんらく)」と言います。  

 

では電気回路がこのようになると何故危険なのでしょうか?

それはズバリ!

“大きな電流が流れるから”

です。

 

では、何故大きな電流が流れるのでしょうか?

 

オームの法則が分かる方はもうわかりますね!

分からない方は復習のために次の記事を是非読んでみてください。

 

そして、大きな電流が流れると何故危険なのでしょうか?

 

以下で解説していきます。

 

「ショートした!」ときの抵抗値は? 

まずは、並列回路のルール③を思い出してみてください。

並列回路のルール③の画像

 

それではショートした時の抵抗値を計算してみましょう!

並列回路の記事を読でくださった方ならわかりますね?
(わからなくてもいいのですが、、、)

何と!!! 並列回路の抵抗値が0になるんですね!

 

しかし、実際の電線(銅線)にもほんの少しだけ抵抗があります。

抵抗値が0というのは、超電導という技術でも使わなければ存在しないんですね。
(超電導について気になる方は調べてみてください。面白いですよ!)

 

ということで、ほんの少しだけ抵抗があることにしましょう!

こういう回路でもやっぱり抵抗は小さいんですね!

並列回路の合成抵抗は、一番低い抵抗値よりも小さくなります。

ショートした時の抵抗値について分かりましたね!

 

   

ということは、、、電流はどうでしょうか?

 

コンセントの電圧は100Vなので。。。もうわかりますね?

さすがです!よく理解されていますね。

 

「ショートした!」ときの電流値は? 

では、先ほどの回路の電流値を計算してみましょう。

なんと、1010アンペアもの電流が流れてしまうんですねえ~

これはすごい大きな電流!!!

 

ここで、まだ疑問が残っています。

大きな電流が流れると何故危険なのでしょうか?
なんとなく危険そうなのは分かるけどね。。。

 

「ショートした!」らなぜ危険? 

ここでは「ショートした場合何故危険か?」について解説します。

それは、ズバリ!

“電流が大きくなると熱量が大きくなるから”

熱量は電流×電流×抵抗で計算されます。

 

電流値が大きくなると

熱量は電流値に電流値を掛け算したスピードで大きくなるんですね(ジュールの法則)

 

これでだけの熱量があれば電線は簡単に燃えてしまい、
火傷や火事に繋がるほど熱を発生させるのです。

これは危険ですね!

 

でも大丈夫!

家庭の電気回路には、この”ショート”への対策がなされています。

 

ブレーカは「ショートした!」ときでも守ってくれる?

「ショートした!」でも大丈夫。(あまり大丈夫ではない!)

 

お家のコンセントがショートした場合は、

ブレーカによって、スイッチが切られるようになっています。

電線が燃える前にブレーカが落ちてしまうんですね。

 

ブレーカのおかげで被害を最小限に抑えられるんですね。

 

僕のお家では、回路ごとに20Aのブレーカが設置されています。

なので20Aを超えると勝手にブレーカが落ちます。

よくできていますよね。

電気の回路ってほんとによくできているんです。

 

車のバッテリーが「ショートした!」らヤバい!

車には上記で説明したようなブレーカがありません。

なので、工具等で回路をショートさせた場合、大きな電流が流れ続けるんですね。

これは危険!

車のバッテリー交換をするときは気をつけましょう!

 

ちなみに車のバッテリー交換時にマイナスから取り外す理由は

車体とバッテリーのマイナス端子が同じ電位(電圧)だからです。

 

参考までに車とバッテリーの電気回路イメージ図を作成しました!

プラスから外そうとして、工具を介して車体とつながったらショートするということですね。

 

お分かりいただけましたか?

今回は以上!

  

まとめ

今回は”ショート”という現象について簡単に説明してきました。

“ショート”という言葉を聞いたことがある人は、多いと思います。

しかし、実際に電気回路でどういうことが起きているか?

まで分かっている人はそうそういません。

 

(わからないのでもいいですが、、、)
その危険性だけは知っておいて欲しいですね!

 

また、

「自動車のバッテリー交換をするときに何故マイナスから取り外すのか?」

を電気回路の理論から説明することができるようになったことでしょう!

 

“電気”は身近に存在していますが、見えないのでイメージがしづらいんですよね!

 

イメージ出来たら、意外とおもしろいかも?

 

以上、ここまで読んでくださいましてありがとうございました。

頭を使ったので、ゆっくりコーヒーでも飲んでみてはいかがでしょうか?

 

おつかれさまでした!

【並列回路】電気について超絶分かりやすく解説してみた。

コンセントと並列回路

家庭にある、普通のコンセント。

「これ、どこに差せばいい?」

多くの方は、こんなことを考えたこともないでしょう。 

 

「どっちでもいいじゃん」

正解です。

 

では、何故でしょうか?

それは、

“並列回路だから”

です。

 

おはようございます。こんにちは。こんばんは。ぴ~ちゃんです。

 

今回は、中学校理科で習う「直列回路」と「並列回路」について。

「直列回路は簡単なイメージがあるけど並列回路って何か苦手。」

という方がいらっしゃるのではないでしょうか?

 

でも身の回りの”電気回路”は、ほとんどが「並列回路」で構成されています。

この「並列回路」が理解できたら、

 

コンセントはどこに差しても同じなのは何で?

とか、

電線にいるあの鳥、何で感電しないの?

とか、

いろーんなことが説明できるようになります。

 

そこで、今回は「並列回路」について、勉強してみましょう!

 

並列回路について勉強しよう!

まず、最初に並列回路を復習しましょう!

そもそも並列回路とは?

直列回路と並列回路の特徴は以下の通りです。

少しは思い出せましたか?

基本は一緒!

電流の通り道が2つ以上だと並列回路ですね!

次は、並列回路のルールについて思い出してみましょう!

 

並列回路のルール

並列回路の主なルールは3つです!

以下で詳しく解説していきます!

①電圧は全部同じ!

電流の通り道が2つに分かれていても、電圧は同じなのです!

はい、簡単ですね!

 

②電流は分かれるけど、足したら同じ!

分かれた後の電流の足し算は、分かれる前の電流と同じ!

はい、これも当たり前ですね!

これ、とっても重要で「キルヒホッフの第一法則」なんて呼ばれたりします。

2つのルールが分かったので例題1を見てみましょう!

・例題1

ルール①とルール②、使いこなせましたか?

 

次は合成抵抗の求め方!

並列回路はこれが、ちょっと難しいんですよね!

③抵抗は1つにまとめられるよ

抵抗は1つにまとめられます。まとめたものを合成(ごうせい)抵抗といいます。

これが少し難しい。。。

そもそも合成抵抗ってなんなの?

合成抵抗とは、抵抗を1つにまとめたものを差します!

まだ難しいですかね(^^;?

イメージはこんな感じです。

これならまだわかりやすいですかね?

電気の流れっていうのは水の流れと非常に似ているのです!

ではどうやって計算するのでしょうか?

これも簡単!次の画像をご覧ください!

「和分の積(わぶんのせき)」って覚えておいてください。

ひとまずこの理解でいいでしょう!

合成抵抗は、掛け算を足し算で割れば求められらます。

早速問題を解いてみましょう!

・例題2

どうでしたか?

実は例題1と同じ問題です!

電流の求め方が2パターンありますね!

“合成抵抗”を使えば、こういった解き方もできます。

まあ、正直どうでもいいですかね?

概ね理解できたということで、日常の並列回路について考えてみましょう!

 

 

身近な並列回路

ここでは身近な並列回路について考えてみます。

実は身の回りの電気はほとんどが並列回路です。

先ほどのルール①を思い出しながら、見てみてください。

 

コンセントはどうなっているの?

コンセントもすべて、並列で電気が供給されています。

炊飯器も洗濯機も並列回路ですね!

だから、どこのコンセントを使ってもいいわけですね!

少しは納得していただけましたでしょうか?

 

 

まとめ

今回は”並列回路”について、解説してきました。

重要なのは、ルール①!

ルール①の”電圧はすべて同じ!”があるから、並列回路はよく使われるんですね!

 

電気の流れは水の流れと似ています。

「水だったらどう流れるだろう?」

って考えるとイメージができるようになります。

 

身の回りのほとんどで”電気”が使われています。

 

ガスで火を起こしていた時代から、

電磁誘導で熱を使う時代へ

 

電気の需要はこれからも増していくでしょう!

この記事を読んで、電気って面白い!

ってなるといいですね。

以上、ぴ~ちゃんでした。