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自分用: 電気に関するメモ


はじめに

ArduinoやRaspberry PiでIoTして遊んでるとブレッドボードでゴニョゴニョすると思いますが、その時に電気の理解を最低限持ってないとなんで動いてるのか結局よくわからなくてやばいなと思ったのでメモして行きます。 (筆者は暫く使わないとすぐ忘れるので


参考リンク

とりあえずこのサイト超わかりやすい。アザス!

https://www.hochan.jp/knows/voltage


電気とは

よくわからないけど、なんか略語なんじゃね


原子周りの解説

原子は原子核と陽子と電子で構成されている。

原子核に陽子が引っ付いてる感じ。

電子はその周りを惑星のように回ってる感じらしい。


電子の話し

その惑星軌道をなんらかの理由で外れると自由電子になる。自由な電子だからね!

陽子と電子はバランスする。陽子が多すぎると不安定だし、原子が多すぎると不安定である。エネルギーは安定しようとする力がある。

ここでは自分のわかりやすさのために、陽子をこれからはポジトロンと呼称し、電子はネガトロンと呼称する。

ポジトロンとネガトロンがバランスしていない場合に限ってネガトロンはポジトロンに引き寄せられる。この引き寄せる力、吸引力が電圧である。(実際吸引しているのか実は引き合ってるけど陽子は原子核の周りにくっついてる為動けないのかはそこまで調べてないのでわからないが。サンプルが埋め込まれた磁石だと思う。


電流

電流は電荷の流れを言う。

電流は本当はマイナスからプラスに流れているのだが、過去の人はプラスからマイナスに電荷が移動していると思っていたので、表記互換の都合上プラスからマイナスに流れていると書く。まぁ実際わかりにくいという以外の不便はない。

ちなみにネガトロンはマイナスの電荷の性質を持っているので実質ネガトロンの流れと捉えても間違ってはいないと思う。 正孔とかでマイナスの電荷を使い終わったネガトロンは移動しないしね。 (多分。今度調べる

1Aの電圧がかかった際に、1Aの力でネガトロンが吸引された際に、導線を流れる電荷の量の単位はクーロンです。

参考: http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/seidenn/dennka.html


オームの法則

電圧(V) = 電流(I) * 抵抗(R)

電流(I) = 電圧(V) / 抵抗(R)

抵抗(R) = 電圧(V) / 電流(I)


電池の仕組み

このサイトが詳しい


イオン化傾向

イオンは電子の数が多い、又は少ない状態にある原子の事。

例えば亜鉛は通常電子数30個だが、この電子が30個より多いと陰イオン、少ないと陽イオンになる。

陽イオンはpositive ion、又はcation等とも呼べる

陰イオンはnegative ion、又はanion等とも呼べる

各原子はイオンへの成りやすさがそれぞれ違う。

また、当然だがどの原子からどのイオンになったかも重要である。

各金属のイオン化傾向はこのリンクに書いてある


溶媒 (単語


溶媒(ようばい、英: solvent)は、他の物質を溶かす物質の呼称。工業分野では溶剤(ようざい)と呼ばれることも多い。最も一般的に使用される水のほか、アルコールやアセトン、ヘキサンのような有機物も多く用いられ、これらは特に有機溶媒(有機溶剤)と呼ばれる。


http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu0/shiryo/attach/1331586.htm


電解質


電解質(でんかいしつ、英語:electrolyte)とは溶媒中に溶解した際に、陽イオンと陰イオンに電離する物質のことである。これに対し、溶媒中に溶解しても電離しない物質を非電解質という。



イオン化傾向の有用性

仮に亜鉛ZnがZn2+になると、その際の電子2つが自由電子となる。

その自由電子に道と方向を用意する。道は導線で、方向はポジトロンだ。亜鉛なので、亜鉛よりも電子が少ない金属を用いれば電圧が生まれるのでその方向に自由電子は移動するだろう。その後に金属が自由電子を受け取ったらどうにかその自由電子を蓄積・活用・処分しなければならないのだが、それは一旦おいとく。

イオン化傾向はこういう風に電子を作りたい時に役立つ。


電位

このサイトがわかりやすい。

http://www.sist.ac.jp/club/mcf/Umeta_lecture/3.html

電位は水位似ている.

海抜nメートルとかって言葉があるが、あれは海上を基準水位としてnメートルって意味.

基準水位として定められた箇所の水位は水位0である.

同じように電位も〇〇に流れている電圧を基準電位として定める。

缶電池が1.5Vと言われているが、あれは地面を基準電位として定め、地面の電圧を0とした場合、缶電池の電圧は1.5Vということ。様は相対値。下手な絵だがこんな感じ。(木は3回書き直した

割と大切なのは、基準電位からは0Vの電流が流れている。


GND

GNDは基準電位の事である。

基準電位は全ての回路で自由にどこを基準として定めるか決めれる.

回路の特定の箇所を基準電位として定め、そこを0Vとする.

なので、そこより電位が下(低い電圧)の奴はマイナスの電位になるのだが、基本一番低い電位をGNDとされる.その理由はまぁマイナスを扱わないほうがわかりやすいでしょって感じ。


補足

電圧が高い方が低い方から電子を吸い取るので、outputとGNDをつなぐと、outputにGNDの電子(0V)が流れる.これにより0Vの、低い電圧が欲しい場合に結構役立つ。