「電圧降下」とは？

Question

キルヒホッフの第2法則（物理学）で「電圧降下」という言葉が出てきます。

「電圧降下」とは、どのようなものかできるだけわかりやすく教えていただけないでしょうか？

よろしくお願い申し上げます。

yhr2 · Accepted Answer

電圧の高いところから電流が流れ、電流が抵抗を通ることにより「抵抗に発生する電圧」分だけ「電圧が下がる」ということです。

人間が、そういう風になるように、「電流」「電圧」「抵抗」というものと、その相互の関係を決めただけの話です。

angkor_h · Answer

抵抗に電流が流れると電圧が発生します。
電流の流れれこむ側が＋、流れ出る側がー、となるので、
電流の経路から見て「降下」と言います。

zuntac · Answer

電圧降下とは、抵抗器に電流が流れるとその両端に生じる電圧のことです。図の抵抗器R1には電流I1が流れているのでR1の両端には電圧R1xI1が発生しています。ただしI1の向きの電流を正とします。電圧計で計る場合はマイナス端子をR1の上側にします。R2にもI2が流れていますがI1とは逆方向ですのでR2の電圧は -R1xI2となります。また、閉回路の中の電圧を合計するとゼロになりますので、R1I1 + E2 + (-R2I2) + (-E1) = 0 が成り立ちます。
この回路は星型になっているのでI1、I2　は定まりませんが、星の外に向かっているパスがなければ　I1　＝　I2　となり閉回路に流れる電流を求めることができます。

Zincer · Answer

負極(-側)が側から出た電子がエネルギー(持っているポテンシャル)を抵抗等でお仕事をして、全てを使い果たして、正極へ戻ってくる。
ということです。

yhr2 · Answer

「わかりやすく」にこだわっているようなので、イメージで説明します。

「電流」は「プラス」から「マイナス」に流れると定義していますが、その実態である「電子の移動」は「マイナス」から「プラス」に向かいます。
電池などで「電位差」を作ると、電子はその電位差による「電場」（または「電界」）による力を受けて移動します。それが「電流」です。

「抵抗」のない「真空中」などでは、電子は「電場」から受ける力でどんどん加速して速度を増しますが、導体内では導体の原子に移動の邪魔をされ、一定速度以上にはなりません。この「邪魔」は、導体原子中の軌道電子との「電気的反発」だったり「衝突」だったり、原子核からの「引力」だったりしますが、それをマクロ的に総称して「抵抗」と呼びます。この「抵抗」の大きさは、かけた「電位差」（電圧）とそのときに流れる「電流」との「比」で定義します。
これが「抵抗」の実体ですが、いちいちそれを「ミクロ」に扱っても、結局は「アボガドロ定数」で示されるような「膨大な数」の統計的な振る舞いになるので、マクロ的に「オームの法則」として扱うことで十分なのです。
（上に書いたことは、マクロ的な「電圧」「電流」と「抵抗」の定義と相互関係を、人間が決めたということです。「電流」も、実体は「マイナスからプラスに流れる電子」なのですが、「プラスからマイナスに流れる架空の流れ」を「電流」と呼ぶことにしたのです）

この「抵抗」の中を、電子は「ぶつかったり押されたり引っ張られたり」しながら進みます。
よく、電気の流れは「高いところにあるダム」から「低いとことにある池」までの「水路」を流れる水流にたとえられます。水路が「水門」で仕切られているのが「回路が開いている」状態で、水門を開けると水路がつながった「閉回路」の状態になります。（この場合には、水門は電気回路の「スイッチ」に相当します）
「高低差」が「電圧」（電位差）であり、水路の流れやすさ（「堰」や「岩」などの障害物や水路の幅・深さなど）が「抵抗」に相当し、そのときに流れる水量が「電流」に相当します。場所によって「流速」は違いますが、「質量保存」によりある瞬間の「流量」は流路全体のどこをとっても等しくなっています）
水が流れれば、必ず水の標高は低くなっていきます。この「標高の低下」が、電気回路の「電圧低下」です。

逆に言えば、「高低差」が水を流す「ポテンシャル」なので、水が流れればこの「ポテンシャル」は低下することになり、その「ポテンシャルの低下」が「電圧降下」ということです。
「水の流れ」という「運動エネルギー」を作ったので、その分「ポテンシャルエネルギーが低下した」と考えればよいのです。その「水流」で「水力発電」をすれば、さらに電気エネルギーに変わります。
電気回路でも、「抵抗の中で電子が衝突を繰り返す」ことで「導体や抵抗の原子の熱エネルギー」に変わり、その分「電圧によるポテンシャルエネルギー」が減ったということです。「電圧によるポテンシャルエネルギーの低下」が「電圧降下」なのです。

「電圧降下」とは？

抵抗に電流が流れると電圧が発生します。

電圧の高いところから電流が流れ、電流が抵抗を通ることにより「抵抗に発生する電圧」分だけ「電圧が下がる」ということです。

電圧降下とは、抵抗器に電流が流れるとその両端に生じる電圧のことです。

負極(-側)が側から出た電子がエネルギー(持っているポテンシャル)を抵抗等でお仕事をして、全てを使い果たして、正極へ戻ってくる。

「わかりやすく」にこだわっているようなので、イメージで説明します。

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