電気について

プラスの電圧（電流）とマイナスの電圧（電流）は何か違いがあるのでしょうか？
交流で動く電化製品（家庭用エアコンもしくは工業用の電動機など）でプラスだとよく動くが、マイナスだと動きが悪いとか、あるのでしょうか？

No.2 ベストアンサー 回答者： matsu_jun 回答日時： 2011/10/10 21:01

kkkih2051さん、こんばんわ。

> プラスの電圧とマイナスの電圧

電気や電気の流れというのは、川の流れによく例えられます。で、「電圧」というのを川の流れに例えると「高低差」になります。水が高いところから低いところへ流れるように、電気も＋から－へ流れますよね。で、水が流れることに例えられるのが「電流」です。
高いところから急斜面を流れるときは水の勢いが増すように、電圧が高ければ、その分「電流」も大きくなります。
では「プラスの電圧」や「マイナスの電圧」というのはどういうことでしょうか？上の例にて例えると、「プラスの電圧」は地表より上、「マイナスの電圧」とは地表より下(すなわち地下) ということになるでしょう。高さ1mの塔を立て、塔の上から地面に向かって水を流すのと、1mの深さの穴を掘り、地表から穴の底へ向かって水を流すのとでは、どちらのほうが勢いが強いでしょうか？同じですね。

通常高さにおいて、+○メートルといえば、海面から○メートル上、-△メートルといえば、海面から△メートル下を示します。これと全く同じように、プラスの電圧というのは、地面の持つ電気の力(これを以降「電位」と呼びます)よりも高い、言い換えると、「地面の電位よりも高い」、マイナスの電圧というのは、「地面の電位よりも低い」ということを示します。(これは回路がただしく「接地」されていた場合です。接地については、今後電気を正しく理解した上で調べてみてください)

少し前、1mの塔と1mの穴の例えに話を戻しましょう。地上だろうが地下だろうが同じ高低差なら同じように水が流れるように、電圧がプラスだろうがマイナスだろうが、大きさが同じであれば同じ強さの働きをします。というわけで、「何か違いがあるのでしょうか？」と言われれば、「向きが違うだけだ」というのが答えになると思います。


さて、交流というのは、別の例えをするのであれば、小豆を入れたカゴを左右に揺すって波の音を再現するようなものがあるじゃないですか。大昔の演劇やちょっと昔のコントなどでお馴染みの。あれと同じですよ。ある瞬間では右側を持ち上げ、小豆が右から左へ流れ、またある瞬間では左側を持ち上げ、小豆が左から右へ流れる。この動作を止めない限り小豆はずっと波の音を出し続けますよね。これと同じです。電気コードは2本の線で構成されていますよね。線だけではそう見えない場合があっても、プラグには2本の電極が出ていますから、分かるはずです。で、家庭用の交流というのは、ある瞬間では右側がプラス、左側がマイナス (つまり、右から左へ電流が流れる) で、ある瞬間では左側がプラス、右側がマイナス (左から右へ電流が流れる) となります。東日本では1秒間に50回、西日本では60回 0→+→0→- という入れ替わりが発生します。


最後になります。
> 交流で動く電化製品（家庭用エアコンもしくは工業用の電動機など）でプラスだとよく動くが、マイナスだと動きが悪いとか、あるのでしょうか？

最初に上の例えで話をしましょう。上手下手で多少影響が出る可能性はありますが、カゴを右に傾けた時と、左に傾けた時、どちらかはとても大きな小豆の流れる音がし、また別の向きでは小豆の流れる音がしないということはありませんよね。普通に考えれば、どちらに傾けても、傾け方が全く同じであれば、小豆は同じように動き、同じように音を出すはずです。電気もこれと同じです。

まず、現在の世の中で、交流電源を交流のまま利用する電気製品はほとんどありません。昔ながらの電球くらいでしょうか。これだと、プラスもマイナスも全く違いがありません。で、そうでない製品は、内部で交流を直流に変換して利用します。ノートパソコンに付いている「ACアダプタ」は、その機能を外に出したものです。直流というのは乾電池の出す電気と同じで、常に片側がプラス、もう片側がマイナスで一定している電気のことですよね。で、この、交流を直流に変えてやる部品について、プラスとマイナスで動きに差が出るかというと、これもNOです。色々な方式はありますが、変換器の一番最初の方に、マイナスの電気をそのまま逆向きにひっくり返してやる部品を入れてあることが多いので、プラスもマイナスも関係なくなってしまいます。最後に「工業用の電動機」ですが、安価なものについては、一部、先ほどの交流の説明の中で、プラスとマイナスが入れ替わるそのものの性質を利用して回してやるものがあります。モーターというのは電磁石を利用した製品であり、電磁石のプラスマイナスを入れ替えると、N極とS極の向きが変わることを利用して、それを回転の力に変えてやるものです。これも、プラスとマイナスの大きさが同じであれば、N極とS極の磁力の大きさが同じとなるので、正しくモーターが回ることになります。逆に、プラスだとよく動いてマイナスだと動きが悪いということになったら、モーターの動きがフラフラになってしまいます。

ということで、電化製品において、プラスだとよく動くが、マイナスだと動きが悪いというのはありません。
ただし、直流で動く製品に、直接交流の電気を与えると、マイナスだと動きが悪いどころか、故障してしまいますので、気をつけてください。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。

お礼日時：2011/10/15 16:33

No.5 回答者： fxq11011 回答日時： 2011/10/12 20:13

まず、プラスの電圧（電流）とマイナスの電圧（電流）はそれぞれ単独では存在しません。

また電圧はプラス、マイナスの表現を使いますが、電流には通常は使いません。
ある１点を取り上げて、そこがプラスかマイナスかの判断はできません、もうひとつの点と比較して判断します、表現上１点だけで論じているときは地球の大地をもう１点としています。
したがって、
＞プラスの電圧（電流）とマイナスの電圧（電流）は何か違いがあるのでしょうか
まったくありません、電流でいえば流れる方向が違うだけ、電圧でいえば計測するときのもう一つの点が変われば、プラスのところもマイナスになり得ます。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。

お礼日時：2011/10/15 16:28

No.4 回答者： ninoue 回答日時： 2011/10/11 00:23

次のサイトに電気に関する解説記事等がありますので参考にして下さい。

http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/index.htm
電気の歴史イラスト館

その他NHK高校講座の物理-電気関係も参考になると思われます。

http://www.nhk.or.jp/kokokoza/
==>
http://www.nhk.or.jp/kokokoza/library/index.html
http://www.nhk.or.jp/kokokoza/library/index_2010 …
http://www.nhk.or.jp/kokokoza/library/2010/tv/bu …

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。

お礼日時：2011/10/15 16:28

No.3 回答者： CC_T 回答日時： 2011/10/10 22:00

アース電位（±０Ｖ)からみて電圧が高いものをプラス、低いものをマイナスと呼んでいるだけです。

マイナス電位からみればアース電位だって立派に「電圧が高い」状態です。
例えるなら、平均点の人から見れば満点の人は高得点で赤点の人は低得点ってのと一緒ですね。
赤点の人から見れば平均点の人だって高得点。満点の人から見れば平均点の人も赤点の人も低得点。相対的なものです。

で、エネルギーは高いところから低いところに流れる。これは不変の法則です。
一般的に電流はプラスからマイナスに向かって流れるなんて言いますが、プラス100Vとプラス50Vの電位間をつなぐと、＋100Vから＋50Vの方向にやっぱり電流が流れるのです。
100Vの立場から見れば50Vは「100-50V」で電位が低いんですね。
知っている（満点の）人はそうでない（平均点・赤点の）人に教える事ができる（電流が流れる）のと一緒です。


家庭用電源などの交流ってのは、プラスとマイナスが交互に切り替わっています。プラスだけ、マイナスだけって流れ方はしてません。
交流の発電機ってのはコイルに対して磁石を近付けたり遠ざけたりして電気を起こしているわけでして、学校でもフレミングの○手の法則なんかとセットで学習することですが、コイルに磁石を近付ける時と遠ざけるときではコイルに生じる起電力の向きが変わるんですね。

一般の交流は、間違えたら点数が引かれる減点法のテストで、平均点が０点、１００点満点と－１００点が最高・最低点ってイメージのが近いですかね。
交流用の電化製品は２本の電線の電位差、あるいは１本の電線とアースの間の電位差から生じる電流で動くだけであって、電極がプラスと呼ばれようがマイナスと呼ばれようが気にしません。100点の人が0点の人に教えるのであっても、０点の人が-100点の人に教えるのであっても、知識（エネルギー）の流れという点では同じ。必要なだけの「電位差」があるってことが動作の条件なのです。

さてこんな説明で「プラスだとよく動くが、マイナスだと動きが悪い」なんてことは無いってことがおわかりいただけたでしょうか？
端的に言って、±100Vの交流で使用している家庭用の電化製品を、+300V～＋100Vの「交流」が流れる電源につないでも同じように動作するんですねー。

～～～
蛇足までに、交流で動く機器にも２種類あります。
交流を交流のままで使う誘導モーターやヒータなどの機器と、交流を直流に変換して使っているDCモータやIC等の機器です。
ダイオードという一方通行にしか電気を通しにくいものがありますが、これを４つでブリッジダイオードとして使い、さらに一時的に電気をためることができるコンデンサという部品を使って変動を均すと直流に近い形の電位が作れるのです。
整流、ダイオード、半波整流、コンデンサ、平滑化、などの言葉で検索してみてください。それぞれ図解されてるはずです。
特にブリッジダイオードについて理解されると良いでしょう。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。

お礼日時：2011/10/15 16:30

No.1 回答者： 10mgirl 回答日時： 2011/10/10 20:02

電圧というのは、電気エネルギーの差によってしか表せません。

よって、電圧の高いほうがプラス、低いほうがマイナス、という表現をするのです。

電気は電圧の高いほうから低いほうへ流れる傾向が強いので、
プラスとマイナスの接続を間違えると正しく作動しません。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。

お礼日時：2011/10/15 16:33