水路で考える電流の大きさと抵抗の大きさの関係について

こんにちは.

画像の水路について, 画像内では, 水車の小さい方がより流水速度が速くなることによって, 電流が大きくなると表現しています.

https://oshiete.goo.ne.jp/qa/11641778.html
の質問の回答で, 水路の落差が同じであれば, 水路の速度は同じになる, と回答いただきました.

これを考慮すると, 正しくは, 水車の小さいの方がより速度が速いわけではなく, 水路を流れる水量が多くなるから, 電流が大きくなるという表現になるのでしょうか?

よろしくお願いいたします.

画像はサイトのものです→ http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denryu5.html

質問者からの補足コメント

• 補足①
  質問文中の"水路を流れる水量"の"水量"は水路のどこかで流れていない水(ex. 水車の手前で溜まる水)が存在せず, かつ, 水路全体の水の量のことと致します.

    補足日時：2020/05/16 18:06

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2020/05/16 18:08

そんな「アナロジーの考え方」で悩むぐらいなら、きちんと「電流、電圧、抵抗」で考えて理解しましょう。

「流速」に相当する「電気」の物理量はありませんから。

水と電流は等価ではないので、水路などで考えず、ちゃんと「電流、電圧、抵抗」で考えた方がよく分かりますよ。
前の質問の回答でもそうアドバイスされていますよね。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます.

これからは回路のことは回路で考えるようにします.

お礼日時：2020/05/16 20:26

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2020/05/16 18:33

水路の最高点から水車直前までの水の落下経路は遮るものが無いので、

自由落下となり、いずれでも同じ速度で落下します。
違いが出るのは、水車を通過した直後の流水速度です。
図もその部分を指して説明しています。

この、水車直前の流水速度と水車通過後の流水速度の差が、
水車が得られるエネルギーになります(もちろん、流量も関係します)。

この図での注目すべき点は、
水車通過後から揚水ポンプ入り口まで、図の左右で速度が違うという事から、
その部分の流量も違うだろう、つまり、全体の水量も違うはず、と言う事です。
そうでなければ、最高点に連続して供給する水量が同じにならないので。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます.

水量も流速(水車通過後)も異なるのですね.

お礼日時：2020/05/16 20:36

No.3 回答者： fxq11011 回答日時： 2020/05/16 18:34

電気回路を水流モデルで説明するのは、パイプでする必要があります、抵抗はパイプの太さに該当します。

実にお粗末な、教材？？、説明内容に出くわしたものですね、情報の取捨選択も必要ですよ。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます.

パイプのモデルで考えるべきなんですね.

お礼日時：2020/05/16 20:29

No.4 回答者： 素人46号 回答日時： 2020/05/16 18:34

「水車の小さい方がより流水速度が速くなる」これは間違いです。

なぜなら画像に青字で
「同じ高さ」と定義されているからです。
電圧を等しいとすると
抵抗(水車)が大きい方が水のながれは悪いです。
逆に水車が小さいほうが水は良いです。

水量が多くなるから, 電流が大きくなるという表現はあながち間違えではありません。
しかしそれだと「電流が大きいから大きい電流がながれる」とあたり前のことをいっているので好ましくないです。(上の画像では水=電流ですので)
なので、「抵抗が小さいから大きい電流が流れる」というのが適切です。
質問者さんは何か難しく考えすぎです。
単純に「抵抗が小さいから大きい電流が流れる」と考えれば良いのです。
上の画像の一番示したいことは
抵抗の大きさによる回路内を流れる電流の大きさとの関係です。なので
単純に「抵抗が大きいから電流が小さい」
「抵抗が小さいから電流が大きい」と考えることをお勧めします。
ここでは水の速さなどは考慮する必要は全くないのです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます.

なるほど. もしかしたら, この図の作成者も流速(回路全体の水量も)を考慮していない可能性があるし, 回路の働きを水路で考えるにも, 2つの間に違いがありそうなので, 水路で考えるのは止めます.

お礼日時：2020/05/16 20:44

No.5 回答者： yucco_chan 回答日時： 2020/05/16 20:02

No1さんの意見に賛成。

小学生向けに説明するなら水路でも良いかも知れませんが、
水路と電気回路の違いが多すぎて、中学生以上には
マトモな説明ができません。

マトモな説明じゃないから、スレ主さんのような疑問が生じるのです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます.

これからは回路のことは回路で考えるようにします.

お礼日時：2020/05/16 20:26

No.6 回答者： angkor_h 回答日時： 2020/05/16 21:57

No.2です。

> 水量も流速(水車通過後)も異なるのですね.
水車通過後の流速は確かに異なります。
しかし、システムを循環する全水量については、
図では触れられていません。
電気回路を、水路と水車と揚水ポンプに置き変えて説明することに無理がある、
と言う事ではなく、説明しきれていない、と言ったほうが良いでしょう。

この回答へのお礼

ご返信ありがとうございます.

条件の提示が不十分ということですね.

お礼日時：2020/05/16 22:11

No.7 回答者： isoworld 回答日時： 2020/05/16 22:30

電圧の高さは水頭、電流の多さは流量で考えればよろしい。

流速は電気に例えられません。

この回答へのお礼

ご返信ありがとうございます.

承知致しました.

お礼日時：2020/05/16 23:12

No.8 回答者： chiha2525 回答日時： 2020/05/17 06:34

水路モデルは、電流や電圧、あと抵抗などを理解する役には立つのですが、そのようなものだと思い込んだままだと現実の生活でも思わぬ失敗をしてしまいます。

特に多いのは、勝手に上下を想定してこっち側に電気が流れる（反対には流れない）と思い込んでしまう、というのが結構多かったりします。実際の回路には上下はないので、電圧源の方向にも別の電圧源の電圧が掛かるのですが、合わさって別の方向”のみ”に流れるなどと思ってしまうんですね。

水路モデルなら、水の漏れない水路パイプを想定して、電圧は水圧と考えるほうが良いです。水圧が掛かると水路パイプ全てに同じ圧力が掛かります、速度もほぼ電圧と同じですね。水がほとんど流れなくても水圧は伝わりますが、これは電子がほとんど動かなくても電圧が伝わっているのと同じです。よく『電気＝電子の流れ』と勘違いしている人が多いのですが、実際には水路パイプの水圧と同様に、少し違うものなのです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます.

https://study-guide.hatenablog.jp/entry/20150613 … このページのように, 電子が流れるというよりも, 全ての電子が一斉に動く と考えればよいのですね.

お礼日時：2020/05/17 12:23

No.9 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/05/18 10:42

水の高さ = 電位

だとすると、実際の回路とうまく対応しないんだよね。

電池の正極から抵抗までは電位は一定だから、水路は水平じゃなきゃいけないし、
水車のところで水は真っ逆さまに落ちて水車を回し、電池負極と電線に対応する
高さまで落ちる。つまり水車の入口と出口に大きな高低差が無いとおかしい。

水車は水を落とす筒と網みたいなもので、目が詰まってて無理に水を流そうとすると
水が溜まった分高低差が生まれる。というイメージかな。

うー、やっぱり素直じゃないですね。ポンプで水圧を作り、パイプでつなげる方が素直。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます.

水路と回路だと違いが複数あるので無理がありますね.

お礼日時：2020/05/18 15:37