ど～も
お餅ROIです
皆さん学生の頃に電気について、オームの公式とか勉強しましたよね。
電気の勉強をしているのに、急に例え話で水が出てきたりして、何を言っているのか意味が分からないといった思い出がありませんか？それです。
今回は電気の短絡と絶縁について解説をしようと思います。
実は、電気を専門に勉強しているような人や電気の設計者でさえ、ちゃんと説明できないのが、この質問なんです。
授業で分からなくて先生に質問したのに、ちゃんと授業聞いてたのか？と先生から質問返しされる系の問題ですｗ
先生も実はあまり理解できていないのですｗ
理由は、おそらく座学の知識しかないから不安なのです。
では、いきましょう。
オームの公式
オームの公式とは、下図にある様に、抵抗に電圧をかけると電流が流れるよ。っていう、あの公式です。
V（電圧） = I（電流） × R（電圧）
肝心なことは、【抵抗に電圧をかける】です。
その結果として、電流が流れるのです。
あくまで電流は脇役くらいに思っていてください。
簡易的な電気のイメージ
イメージとしては、簡易的な水鉄砲にしましょうか。
重たくて動かない水鉄砲の取っ手（赤色の抵抗）に、緑色の矢印の力（電圧）をかけます。
その結果、水鉄砲の中の水がでてきました。（水色の電流）
こんなイメージです。
数値で説明すると、5Ωの抵抗に10Vの電圧をかけたら、2Aの電流が流れました。
短絡（ショート）
短絡とは、下図の様に抵抗がない状態（赤色の抵抗値ゼロ）で電圧をかけると大電流が流れます。
なので、危険ですよ。と言う現象です。
授業での公式の説明
授業では、以下の様に数値を説明するかと思われます。
V（電圧） = I（電流） × R（電圧）の公式を使用します。
先ほどは、抵抗5Ωで説明しましたが、抵抗がない状態なので0Ωです。
10V ＝ I × 0Ω
10V ÷ 0Ω ＝ I
∞ ＝ I
よって無限大の電流が流れます。
実は、これは細かく言うと違うのです。
現実での公式の説明
まず抵抗について説明しなければいけません。
抵抗は何でできていると思いますか？
色々ありますが実は、抵抗の一種に電線をぐるぐるたくさん巻いた種類の抵抗があります。
つまり、電線にも抵抗値が存在するのです。
抵抗として使用した5Ωに対して、電線の抵抗値が少なすぎるから無視して計算していただけです。
例えば、電線の抵抗値を5Ωと比べて、明らかに少ない0.00000005Ωと仮定しましょう。
V（電圧） = I（電流） × R（電圧）の公式を使用します。
10V ＝ I × 0.00000005Ω
省略します（電卓で計算・・・）
200,000,000 ＝ Ｉ
200,000,000Ａの電流が流れました。
無限大の電流よりも、少ない電流ですよねｗ？
ちなみに漏電ブレーカの感度電流の値が最大で500ｍAでトリップするように設定されているので、0.5Aの電流が人間に流れると、おそらく死傷します。
実は低く見えていた2Aでさえ、危ないのです。
これが現実の解釈です。
電気の概要については、以下で良ければ参考にしてください。
絶縁
絶縁とは、抵抗の値が∞Ωになり電圧をかけても電流が流れませんよ。
なので安全ですよ。と言うことです。
授業では、空気とかが絶縁物ですよと習ったと思います。
では、質問です。
空気に対して電圧をかけたら、電気が流れるものってなぁんだ？？
雷！！！そうです。カミナリです。
よって実際は、厳密にはこの世には絶縁物は存在しません。
しかし、抵抗値がとても高い物と言う認識でお願いします。
ちなみに空気よりも絶縁性が高い物を碍子と言います。
電線とか電柱とかで使用されています。駅のホームにもありますよ。
現実での公式の説明
授業では、この様に数値を説明するかと思われます。
V（電圧） = I（電流） × R（電圧）の公式を使用します。
先ほどは、抵抗5Ωで説明しましたが、抵抗が∞Ωです。
10V ＝ I × ∞Ω
10V ÷ ∞Ω ＝ I
0 ＝ I
よって電流は流れません。
現実での公式の説明
例えば、電線の抵抗値を5Ωと比べて、明らかに大きい絶縁値5,000,000Ωと仮定しましょう。
V（電圧） = I（電流） × R（電圧）の公式を使用します。
10V ＝ I × 5,000,000Ω
省略します（電卓で計算・・・）
0.000002 ＝ Ｉ
0.000002Ａの電流が流れました。
厳密にいうと電流は流れていますよね？ゼロではないです。
しかし、手で触れても電流が小さいので、人間には感じ取れないと思います。
短絡試験と絶縁抵抗試験
補足知識として、製品の性能を調べる為に、この2つの試験を行うことがあります。
例えばブレーカ（遮断器）で話します。
短絡試験
短絡試験は、短絡が起きた時に危険なので、ちゃんとブレーカが遮断するか調べる試験です。
その試験を行うと、大電流を流すため一瞬でブレーカが遮断を行います。
試験結果は、黒い炎がもわっと出てきたり、ブレーカ外部の付属品が吹っ飛んだり、繋いだ電線やブレーカのネジや端子の部分が真っ黒の状態になります。
絶縁抵抗試験
絶縁抵抗試験は、ブレーカの端子部分と表面部分が絶縁されていないと、電気が漏れて人が感電する恐れがあります。
その試験は、全部の端子部分を繋いで、繋いだ部分と表面部分に大きな電圧（例えば15,000V）をかけます。
すると、ミシミシと言う音をたてながら、表面のプラスチックが溶けはじめます。
ある電圧値になると限界が来て、そのプラスチックから炎がでて燃えます。
まるで線香花火・・・ｗ
この様な試験で、実際に短絡と絶縁の知識が使用されています。
良ければ以下も参考にしてください。
参考になったら嬉しいです。
ではまた。
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