電位差がなければ電流は流れませんか？

Question

基本的な質問ですみませんが、
電位差がなければ、電流は流れないのでしょうか？
電位差とはまた何のことでしょうか？

tance · Accepted Answer

tanceです。

一般的には電位差がないと電流は流れないというのは、それで良いと
思います。

後半のややこしい説明は喩えて言うと、「ハンドルを切らないと車は
曲がらない」ということに似ています。一般的にはこれは正しいの
ですが、そうではない状況はしょっちゅうあるのです。

正確に言うと、「ハンドルを切ってないのに、車の方向が変わる」
という現象があります。（ドリフトやスリップなど特殊な状態は
除きます）

電圧がハンドルの切り量に相当して、車の向きが電流に相当します。

まず、ハンドルを真っ直ぐにして、直進している状態から右にハンドル
を切ってください。車は右折しだします。交差点中程で、ハンドルを
戻しますが、ハンドルが戻ってまっすぐになったときに車は右折を
完了しています。つまり車の方向は90度右に向いています。（右折後
車は直進はしていますが、最初の方向とは違っています）

この様子を描いてみました。
少々解りにくいですが、この車とハンドルのような動きをする部品が
あります。（図の動作はインダクタという部品に相当します）
この部品に、変化する電圧を加えると電圧と流れる電流が同じ形に
ならないので、電圧が０の時にも電流が流れているという状態が出現
します。

これは決して特殊なことではなく、普通の回路のなかでは頻繁に
行われています。でも、インダクタの電流を意識するのは専門家だけ
ですから、一般的には「電位差のないところでは電流は流れない」と
思ってOKです。

chirubou · Answer

再度 No.9 です．

「抵抗がなければ、最初の一撃だけで永久に電流が流れるんですね！
すごいですね！！そういう世界が実現したら、何か、もっと
効率的にエネルギーを利用できるような気がするのですが・・・」

そういう研究はもうずいぶんとされていますが，なかなか実用にはならないようです．超伝導（電気抵抗がゼロ）を実現するにはマイナス 100～200 度前後に冷やす必要があり，これが実用化への一番の問題になっています．材料によってはもっと高い温度で超伝導になるのでは，ということで研究は進められているようです．

日本で建設が予定されているリニアモーターカーでも超伝導による電磁石が使われる予定です．また，超伝導のコイルに電気を貯めようという研究もあり，例えば，電気自動車のブレーキで電気を発生させ（モーターは電気を力に変えるのを逆にして，力を電気に変える），この電気を超伝導コイルに貯めよう，あるいは巨大は超伝導コイルに夜間電力を貯蔵しようなんてアイデアもあります．

ただ，超伝導コイルといっても蓄えられる量は上限があり（磁力が強くなると超伝導でなくなってしまうため），低温の問題とともに，上のようなアイデアの実現の障害になっています．

確かに，常温で超伝導が実現できたら，社会へのインパクトも大きいでしょうね．

dehehe · Answer

電位差とは言葉の定義の違いが若干ありますが、電圧と同じ意味です（コンセントだと100V、乾電池であれば1.5V）。
小学校の理科の実験を思い出してください。
「乾電池に電球をつなぐと、電球が光る。つないだままにしておくと、そのうちに電球の光が弱くなり、最後は消える。」
この実験で、乾電池が電圧であり、電球が光るということが電流が流れるという事です。乾電池がヘタって電球が消えるのは、電圧が無くなって電流が流れなくなるという事です。
電位差＝電圧の意味は、回答No.9の水の例え以外には上手く説明できません。

chirubou · Answer

文系とのことなので，電流を水に例えてみましょう．

水が流れるには，例えば川もそうですが，高いところから低いところに向かって流れます．この例えは，高さの違いを電位差，水流を電流と読み替えれば水も電気も同じです．これで電位差と電流の関係は分かっていただけたと思います．

ただ，例外はありまして，他の回答者さんが指摘された超伝導電磁石では，電位差がないのに電流は流れます．これは例えば，洗面器に水を入れ，なんらかの方法で渦を作ったとします．この渦は急になくなったりしないで，しばらく回ります．

このとき外側の水面が高くなるので高低差が生じてしまいますので，例えば，洗面器の水面にピッタリと蓋をしても渦はできますよね？つまり，渦は抵抗によってだんだん遅くなるのですが，高低差がなくても水流は生じます．電気でも同じ事が起きる（電位差がなくても電流は流れる）のですが，この「だんだん」の具合がずっと速いので．あっと言う間に電流が止まってしまうのです．

逆に，もし抵抗がなければ永久に回りますよね？これが電気で言う超伝導電磁石に相当します．

noname#111804 · Answer

電圧が等しいと電流は流れないと学校で
そのように教わりました。

実際、そのようです。
私も、そのように理解しています。
ただ、電流はわかるのですが電圧はいまだに
釈然とません。

TXV12003 · Answer

電位差があっても、電流が最大になるには時間がかかるんです。

まず長い筒を用意してください。
その筒の中にビー球を入れます。
筒の端を右手と左手で持って、筒を傾けるとビー球は、筒の中を転がります。
ビー球が転がっている状態が「電流が流れている状態」です。
右手と左手を交互に高くしたり低くしたりすると、ビー球の転がる方向が変わります。右手と左手の「高さの差」が「電位差」です。
ビー球が筒の端ぎりぎりまで往復し、なおかつ筒の端から飛び出さないようにするには、ある一定の周期で、筒を交互に傾けなければなりません。
実際にやってみてください。その周期をうまく見つけられましたでしょうか。
このとき、右手と左手の高さが同じ（＝電位差ゼロ）瞬間には、ビー球が最大のスピードで走っていることに気づくと思います。
これがNo.5さんの言われる、電位差０の瞬間に、電流が最大になるという現象です。

tance · Answer

一般的には電位差がないと電流は流れないと言って間違いではないの
ですが、実際には電位差が０Vの瞬間にも電流が流れているという
状態はいたるところに存在します。問題は定常電流かどうかです。

単純に、例えば、コンデンサにサイン波電圧を加えることを考えて
ください。その場合、電流波形はコサインになります。そして、電圧が
ちょうど０Vの瞬間を見ると、電流はコサイン波形のピークになっていて
立派な電流が流れています。

これはインダクタでも同じ事で、抵抗分があっても位相がずれるだけで
電圧がちょうど０Vの瞬間に何らかの電流が流れているのが普通です。
リアクタンス分が０のときだけ電圧と電流が同時に０になります。

ORUKA1951 · Answer

ここに登場する、電位差・電流について、ただしく知ると、そのような質問は出ないはずなので、それを理解しましょう。
≫電位差がなければ、電流は流れないのでしょうか？
は、あくまで限定的な場合に言えることなのです。
　たとえば、電池の両極に電位差かあり、それを導体で結べば電流は流れます。
　しかし、電池の内部では、電荷が負極から正極に向かって移動しています(=電流が流れています)。この方向は電位差とは逆になります。

　電流とは、電荷が移動することを示していますが、２点間の電位差とは直接は関係ありませんね。
　静電気発生装置では、電位のない二極間の一方から他方に電荷を移動（=電流を発生)させて、電位差を作る装置ですよね。

anachrockt · Answer

電位差が無くて電流が流れるのに，超伝導磁気エネルギー貯蔵装置（SMES）があります．
http://www.jstage.jst.go.jp/article/jspf/80/7/578/_pdf/-char/ja/

電位差があると「電位差」×「電流」が「損失」となって，エネルギー貯蔵ができません．

cozycube1 · Answer

電気抵抗があるか、電荷が加速度運動をする限りは、電位差がないと定常的な電流は流れません。しかし、真空中を電荷が等速直線運動をする、あるいは電荷に対して観測者が等速直線運動をするならば、電位差がなくても電流は流れ続けるといえます。

　電位差と電圧については、こちらが分かりやすいかも。
http://nkiso.u-tokai.ac.jp/phys/matsuura/lecture/electromag/elpotential_gate.htm

電位差がなければ電流は流れませんか？

tanceです。

再度 No.9 です．

電位差とは言葉の定義の違いが若干ありますが、電圧と同じ意味です（コンセントだと100V、乾電池であれば1.5V）。

文系とのことなので，電流を水に例えてみましょう．

電圧が等しいと電流は流れないと学校で

電位差があっても、電流が最大になるには時間がかかるんです。

一般的には電位差がないと電流は流れないと言って間違いではないの

ここに登場する、電位差・電流について、ただしく知ると、そのような質問は出ないはずなので、それを理解しましょう。

電位差が無くて電流が流れるのに，超伝導磁気エネルギー貯蔵装置（SMES）があります．

電気抵抗があるか、電荷が加速度運動をする限りは、電位差がないと定常的な電流は流れません。

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