Question

Feta

電位って静電気による位置エネルギーって記述されてますがどういうことですか？
電圧を増やしても電流が増えないってことは電荷は増えてないってことですよね？電圧を増やすってなにがふえてるんですな？

Answer 1

くまこ

電気の回路はよく水路に例えるのですが、高いところから水を流すと早い水流が生まれますよね？この水流が電子と考えてください。斜めの下り坂を水流が下っていくときの、地面からの下り坂の高さがその回路における電圧です。ちなみに電池は低いところにある水を高いところに持っていく機能を持っていると考えてください。

Feta

それは分かるんですが。実際はスピードが速くなるんですか？それとも位置エネルギーが増えるんですか？位置エネルギーが増えるって言っても重力は関係なしと考えていいからなにが増えてるかがわからないんですよね

くまこ

スピードが早くなる=電流が増す
です。あなたの言う電圧を上げるというのは電池の起電力を上げるという意味ですか？

Feta

電圧って電位差じゃないですか？
そして、電圧を増やすってことは片方の電位をあげるってことですよね？だから電位を増やすにはポテンシャルエネルギーを増やすか電荷を増やすしかないですが送電の仕組み的に電荷を増やしたら電流も必然的に増えちゃうのでポテンシャルエネルギーになるって考えてんですけど。違いますかね？そして、あってたとしてもこの時のポテンシャルエネルギーってなんですか？実際に高くするわけでもなくどうやって増やすんですか？

くまこ

昨日私があなたに回答した発電所と送電の図を想定して説明します。2つの抵抗間の電位差を上げるためには、
①電池の起電力を上げます。起電力は電子を押し出す圧力と考えてください。あくまで押し出す圧力が起電力ですから、電池には電子を新たに作って増やす能力はありません。

②送電線の抵抗を小さくします。これによって、オームの法則より、（電位差）=Irから、送電線での電圧降下を小さくします。

ポテンシャルエネルギーをUとすると、公式よりU=qVです。電池がした仕事はこのポテンシャルエネルギーに相当し、この場合のqは電池を通った電荷のことで、Vは起電力です。

Feta

なるほど起電力ですか...なんとなく理解できたような気がします。
起電力を上げるにはもう素材になりますか？
それとも他に方法はありますか？
あと、電位って1C中のジュールなんですけどそのジュールを増やせば電圧も増えるってことですか？もしそうだとしたらジュールってどうやって増やすんですか？

くまこ

化学電池なら素材になりますね…電池の起電力までは不勉強で申し訳ないです💦
それから「電位は1C中のジュール」っていうのがよくわかりません。U=qVのことを言っているとすると、このUは電荷と電位の積であって、Uを増やしてVを増やそうとするのは私が知る限りできないはずです。

Feta

なるほど、、、
じゃあ、電圧を増やすってなんなんでしょうね。