電圧と電流の理解：電気流の基礎
電子が動く前に回路が存在しなければなりませんが、それだけでは不十分です。ビー玉を飛ばすのに押し出す力が必要なように、電荷キャリアを導体を通して駆動する力が必要です。静電気では、この力は電荷のアンバランスから生じます：一方の物体が電子を獲得（負）し、もう一方が失う（正）。導電ワイヤで帯電物体を橋渡しすると、電子が過剰側から不足側へ流れ、一時的にアンバランスを中和します。
導体が2つの物体を接続すると、電場が電子を動かし、電荷が再び平衡するまで動き続けます。この過程で蓄積エネルギーが解放され、汲み上げ貯水池から水が放出されるのと類似しています。
電子でも水でも、エネルギーは位置エネルギーとして貯蔵されます。経路が開かれると、その蓄積エネルギーが運動エネルギーに変換されます：ドアノブに触れたときの突然の衝撃、または水が流れ戻るサージ。
電圧とは？
電圧は単位電荷あたりの位置エネルギーの尺度です。電荷を、回復電場に抗して一点から別一点へ移動させるために必要な「押し」を定量化します。貯水池の2つの水位差のように、電圧は常に2点間で定義され、孤立して述べることはできません。
電圧の生成
電圧は様々な源から生じます：化学反応（電池）、光起電力変換（太陽電池）、電磁誘導（発電機）。それぞれが電位差を生成し、完全な回路が存在するとき電荷キャリアを駆動します。
電池の仕組み
電池には2つの端子があります：長い水平線で示される正（+）極と、短い線で示される負（-）極。内部では、電池の電解質がイオンの移動を許容し、極板間に電位差を生成します。ワイヤで端子を接続すると、電子が負から正へ流れ、連続電流を確立します。
電流
電圧が印加され閉ループがあれば、電荷キャリアが一方向に均一に移動します。これが直流（DC）です。電流の大きさは単一ループ回路のあらゆる点で同一です。まるでパイプの任意の断面を通過するビー玉の数が一定であるように。
回路のどこかを断線させると流れは完全に停止し、電池の全電圧が開いた隙間に現れます。
電圧降下の極性
極性は、ある点を別の点に対して割り当てられる符号（+または-）です。与えられた電圧源では、正極が高電位、負極が低電位です。回路では、2点間の降下極性は印加電圧の方向に依存します。例えば、点2と3の間で開放なら点2が+、点3が-；点3と4の間ならラベルが入れ替わります。
レビュー
- 電荷キャリアは静電気を生むのと同じ力で動く。
- 電圧は2点間の比エネルギー（単位電荷あたりエネルギー）を測る。
- 電圧は常に相対的；電圧降下とも呼ばれる。
- 回路に接続されると、電圧源は電荷の均一な流れ（電流）を生成。
- 単一ループでは、電流はあらゆる点で同一。
- 電圧源付き回路を断線させると、全源電圧がギャップに現れる。
- 極性（+/-）は2点間で相対的。
関連ワークシート
- 電圧、電流、抵抗 ワークシート
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