電気の回路と水の回路

電気の回路は水の回路に置き換えて想像する

乾電池とスイッチと豆電球を電線でつなぎ、スイッチを入れると豆電球が光ります。
これは、スイッチを入れると乾電池の電圧が豆電球にかかり、乾電池から豆電球に電流が流れ、豆電球が光ることによるものです。しかし、電気は目に見えないためこの現象を想像しにくいので、電気の回路を水の回路に置き換えて考えてみます。

電気の回路と水の回路の共通点

図1は電気の回路と水の回路です。
図1

電気の回路を水の回路で考えるときは、下記のように置き換えます。

電気の回路	水の回路
乾電池	ポンプ
電線	ホース
スイッチ	蛇口
豆電球	ホースを足で踏んでいる部分
電圧	水圧
電流	水流

乾電池

電気の回路の乾電池は、水の回路のポンプにあたります。
乾電池は、-極から+極に向かって電圧がかかっており、-極から+極に電流を流す働きがあります。
ポンプは、吸込み側から吐出し側に向かって水圧がかかっており、吸込み側から吐出し側に水流を流そうとします。

電線

電気の回路の電線は、水の回路のホースにあたります。
電線は、電池の力によって電流が流れます。
ホースは、ポンプの力によって水流が流れます。

スイッチ

電気の回路のスイッチは、水の回路の蛇口にあたります。
スイッチは、電流を流したり、止めたりする役割があります。
蛇口は、水流を流したり、止めたりする役割があります。

豆電球

電気の回路の豆電球は、水の回路のホースを足で踏んでいる部分にあたります。
豆電球は、フィラメントが抵抗を持っているため、電流の流れを妨げます。
ホースを足で踏んでいる部分は、ホースが細くなって抵抗を持っているため、水流の流れを妨げます。

なぜポンプの吸込み側にバケツがあるのか

ポンプの吸込み側を見てみると、ホースを直接ポンプに接続しておらず、ポンプはバケツの水を吸い上げていますが、これには意味があります。
電気の回路では、電流が乾電池の+極からスイッチ、豆電球を通り-極まで一周すると、-極の部分の電圧が0になります。したがって、乾電池は0からまた電圧をあげて+極から押し出すことになります。
これを明確に表現するため、水の回路ではポンプの吸込み側を大気に開放して、水圧が0になっていることを表しています。

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