質問です。これが分かれば物理が好きになるかもしれないです！

Question

Zincer · Accepted Answer

電圧は電位差とどこかで回答しましたよね。
もう１つの方でしたか。
ここで電子を運び電流をおこしているのは｢電位勾配｣です。
電位と電圧は同じ次元ですが、電場は距離で微分したものです。

Zincer · Answer

＞並列の場合にも電圧が分配されないのが納得できません。
「納得できません」と言われても説明に困ります。
例えば、３Ｖの電圧があったとして、並列の抵抗の１つは２Ｖ、もう一方は１Ｖの方が納得いくということでしょうか？

＞並列の場合電圧を超えた仕事をしていると考えたのは、抵抗ふたつぶん、電子二倍を動かす意味で直列となにが違うのか分からないからです
電気のする仕事（本当は仕事率）は、「電圧（電位差）×電流」です。
抵抗を並列につないだ場合、１個の時より電流を多く（同じ抵抗であれば２倍）流します。つまり１個の場合よりも多くの仕事をしていることになります。
直列につなぐと電流は下がります。電圧は変わらないので仕事は減ります。
もしかして、質問者さんの納得いかない点はここでしょうか？

Zincer · Answer

こちらは専門家が出てきているので引っ込むつもりでしたが、
＞電圧は直列抵抗が多数ある場合には電流を回路全体にながすために抵抗ごとにまるでそのエネルギーを分配しているということですか？
極論を言えばそうなります。

＞しかし、そう考えると並列の場合では電圧を超えた仕事がなされていませんか？
なぜそういう結論に至ったのかわかりません。
一応、私の回答でも「並列」について触れていますので、気になります。

kannnami · Answer

再々回答
まず。宿題に対してのあなたの答え。残念ながら、これでは答えになっていません。なぜ、「同じ」なのですか？　それに、私の質問を誤解しているようです。私は、一個の電子があるとき、その電子の作る歪み、あなたは「電場」という言葉を知っているようですから、私も「場」と言いますが、その場はその電子自身の運動には影響を与えないのはどうしてか、と聞いているのです。この場はとても大きいのです。でも、電子の運動には影響がありません。不思議だと思いませんか？とても難しい考え方がこの背後にはあるのですよ。
次の質問。あなたはまだ、電圧降下、という言葉に拘っているようです。それを理解しない限り、私の言っていることをイメージとして思い浮かべるのは出来ないでしょう。
抵抗の前後で電圧が異なるのは、抵抗の中で発生している歪みが堆積しているためです。つまり抵抗の内部で、歪み、いいかえれば「電場」が集積して、その結果が抵抗の前後の電位差として表れてくるのです。説明する上では電流に「直接の」関係はありません。
質問の2。これは上の答えに尽きています。
質問の3。これは難しい質問です。電子一個一個を考え、原子もまた一個一個を考えるか、それを均してしまって平均として考えるかで、話が違うからです。あなたが大学に入って、もし物理を勉強する機会があれば、そのようなことも調べられます。今は、平均としては抵抗の内部にも歪み、つまり電場は存在しているとしていいでしょう。抵抗が一様な物質で作られているとすれば、電子の流れの方向に、一様に存在していることになります。
まだあなたの質問自体が、私の言っていることを正確にとらえていないことをあらわしているという気がします。しばらく、よく考えてください。あまりスペースをとると、サイトに迷惑がかかるかもしれませんし。
先生なり、もしいればお友達ともお話をされることをお勧めします。たとえあなたの疑問をわかってもらえなくても、それがあなたを成長させるでしょう。疑問を持てることは素晴らしいことです。

kannnami · Answer

再度の回答です。
違う電源電圧に対しては同じ抵抗でも電流値が変わるのはどうしてか、という疑問だと思えばいいですか？
難しい理屈は抜きにしましょう。電圧が違っている、ということは、私の表現によると、歪みの強さが違うということです。そうすると、そのひずみによって駆動される電子の速さもまた違ってくることになります。電流の値は、電子の密度と速度を掛け算したものですから、当然電流の値も変わってくることになりますね？
これでもわかりませんか？電子の密度もまた変わるかもしれませし、原子ともぶつかり具合も変わるかもしれませんから、面倒なことになるかもしれません。だから、詳しいことは抜きにして、と書いたのですが、いずれにしても変わるであろうことはわかりませんか？
もうひとつ、それでは電圧が同じで抵抗が違うときにも電流が変わるのはなぜか、ということですね。これも、電圧が同じなのですから、歪みは同じなのです。ところが、抵抗が違うということは原子の数とか、種類とかが違うということなので、原子とのぶつかり具合が変わってくるのです。原子が沢山あれば当然電子の進み具合はゆっくりになるでしょう？だから、電流値も小さくなるでしょう。
譬えが嫌い、という気持ちはわかります。でも、電気は目に見えません。私たちの五感に直接訴える存在ではありませんから、何か日常にあるものに譬えざるを得ないのです。電圧降下、という言葉を使うとき、これはすでに電圧の大きい、小さいを、高さに譬えているのです。だから、降下、などという高さの関係の言葉を使っているのですね。
それより、宿題にしていたことは分かりましたか？こちらの方がずっと、難しいけど、本質的で、考えるに値することなのですよ。試しに、中学か高校か知りませんが、先生にこの宿題を聞いてごらんなさい。多分答えられません。私もあなたに分かるように説明する自信はありません。それくらい不思議なことが、こんなありふれた現象にはあるのです。
どうでしょう。物理が好きになっていただけませんか？

kannnami · Answer

私の回答に対する質問への答えです。
多分、電圧とか、電圧降下とか、それと電流との関係とか、そういうことの理解が出来ていないのでしょう。調べつくした、とおっしゃるのですが、何を調べられたのでしょうか？
電圧とは、私の表現でいえば、空間のひずみがある点から別の点までの間にどのくらい累積して溜まっているか、という量なのです。だから、ある点を決めてもそれだけではわかりません。必ず、ある点と別な点の間にかかっている電圧はいくらか、という形で聞かれます。電圧降下も同じことで、ある基準になる点から見て、Aという点までとBという点までとでは溜まっている歪みの量が違ったとすれば、それだけ二つの点の間には電圧降下がある、というような言い方をするのです。
また、歪みがあったとしても、それだけでは電流が流れる、つまり電子がその中をどのくらい流れるかはわかりません。それだけでは電流の値は決まらないから、直接という意味では、電圧と電流は関係がないのです。それを決めるためには、その間に電流を流す条件、例えば導線があるのかないのか、あるとすればどのような導線であるか、いいかえれば、その抵抗がいくらかがが分からないといけません。
つまり、同じ電流が流れているのに、電圧降下は違う、というのは、もともとその二つのことは全く別のことなのです。
あなたが、電圧降下が分からない、と言われますが、その言葉はどこにどのような言い回しで使ってあったのかをもう一度よく考えてみていただけませんか？
もしわからなければ、その説明は無視して、私の流儀で考え直してくださいませんか？
本に書いてあるから、こうなのだ、というような理解の仕方ですと、結局何も「わかっていない」ということになってしまいます。
尤も、大抵の方はそれで済ませてしまうのですけどね。もしそれではいやだ、とおっしゃるのでしたら、考え直してみてください。

kannnami · Answer

面白い設問ですね。私は30年以上、大学で物理の教師をしてきましたが、こういう類の疑問にはあまり出合ったことがありません。中学、高校と、こういうものなんだ、といった押し付け教育を皆さんが受けて、それをまた疑問なく受け入れてきたおかげなのでしょうね。
具体的に何をお答えすればいいのか、戸惑いますが、二つの正負に分かれた極板の間に繋がれた導線の中を電子が、一方からもう一方に流れるときには、電位とか、その流れの状態はどうなっているか、という疑問でいいのでしょうか？
正、あるいは負に帯電するとは一体どういうことか。これも厳密にはなかなか言い難いのですが、一応、正の電荷、あるいは負の電荷が極板に溜まってそうなると考えていいでしょう。そうなると、その極板の間の空間には、「歪」が出来る、と私たちは考えます。この歪というのは一種の比喩です。具体的に目に見えるような物質の中の歪というのは感覚的にわかりますね。それを何もない空間にもそうしたことがあると考えて、一種の空想上の「歪」なのです。こう考えるとうまく話がつながる、というのが19世紀になった成立した電磁気学の根本のことで、概念としてはファラディにまで遡ります。この歪の程度を電場と呼んでいて、電子や、帯電した物体はそのひずみによってある方向に引き付けられる、とそう考えるのです。そこで、つながれた導線の中を電子は、流れ出すことになっています。しかし、導線の中にある、原子にぶつかりながらですから、よろめきながらゆっくり流れてゆきます。どのくらいゆっくりになるかは当然導線を形成している物質の種類や密度などによることになります。こうして導線の「抵抗」が決まることになる、というのが私たちの理解です。定常になった時を考えますと、一方の極から、他方の極まで、どこでも常に同じ数の電子が流れていなければなりませんね。うまくいっている時の高速道路の状態を想像してください。そうすると、電子はどこでも同じ密度で、同じように流れていることになります。電子の密度と速さを掛け算したのが、「電流」です。
それから、この歪を積み重ねて考えてみたのが、「電位」という概念です。歪を高低差に置き換えて考えてみたとすると分かりやすいでしょうか。そうすると、「オームの法則」が成立する、あるいは成立するように、電流や電位の概念を決める、というのが今の電磁気の考え方です。
これで大体のお答えになっていませんか？
まだまだいろいろな疑問がわいてきます。この歪は、極板にある電子が作り出したものです。そうすると、流れている電子自体もまた別の歪を作り出すことにはならないでしょうか？今までの話には、この歪は勘定に入っていないのですから、ちょっとおかしい、と考える人がいても不思議ではありません。この答えは宿題にします。興味があったら考えてみてください。
このような根本的なことを考える学生さんがもっと出てきてくれるといいのですが。昔流のポンコツ教師はそう感じています。

Zincer · Answer

電子を一人の人間に例えます。
朝、ゆっくり休んで起きたらポテンシャル（＝電位：物理用語でもポテンシャル）いっぱいですね。
会社（＝抵抗）に行って仕事をします。
家に帰るとへとへとになって（＝これを基準としておきます。よって、電位０の状態）寝てしまいます。

この会社では、1日のスケジュール（＝回路）が決まっているので、仕事のペース（＝電流）を朝決めてしまわないといけません。
もし、残業が決まっていたらどうします？1日のポテンシャルは決まっていますから、ペースを落とすしかありません。これが直列につながれた抵抗です。
仕事をしている内にどんどんポテンシャルが下がります。（電位降下）
並列では、「別の人が仕事をしている」と思ってください。仕事の前後でポテンシャルに差があると、「さぼっている」と思われるので、ポテンシャルを合わせます。

会社が終わって家に帰りつき、ゆっくり寝てポテンシャルを補充しましょう。これが電源の役割ですね。

少しは物理を好きになれそうですか？
もっと嫌いにさせたようなら、ごめんなさい。
忘れて下さい。

ShowMeHow · Answer

感覚的な話をするなら、
電圧というのは電子の動きではありません。
電子の密度の差と考えたほうが良いです。

電子は-の電荷を帯びていますから、電圧の低いほうにたくさん電子があって、
抵抗という通りにくい場所をぶつかりながら通り抜けたそこまでたくさん電子がいない場所に来る。

という感じですかね。

質問です。これが分かれば物理が好きになるかもしれないです！

電圧は電位差とどこかで回答しましたよね。

＞並列の場合にも電圧が分配されないのが納得できません。

こちらは専門家が出てきているので引っ込むつもりでしたが、

再々回答

再度の回答です。

私の回答に対する質問への答えです。

面白い設問ですね。

電子を一人の人間に例えます。

感覚的な話をするなら、

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