「電圧」(電位差)について

　この記事では、「電圧」(電位差)の概念について解説したいと思います。「電圧」と「電界」は、似た概念なので混同しがちです。(「電界」(「電場」)について)の記事で、「電界」(電場)についても、説明していますので、こちらの記事も参考にして下さい。

電圧とは

電圧の定義を下記に記します。

電圧:その電荷が持つ1[C]当たりのエネルギー

今、Eの電界に満たされた空間内を+q[C]の電荷を力F[N]に逆らって、距離d[m]移動させる例を2つ示します。

電荷 q [C] にかかる力 :
　　F = q ・E

電荷 q を距離 d 動かしたときの仕事 :
　　W = F ・d = q・ E ・d
　　V = E ・ d とおくと

W = q ・V

V = W/q

電圧 = その電荷が持つ 1[C] 当たりのエネルギー(=仕事量)

　電圧と似た概念として比較される、重力と比べてみたいと思います。

　電位差が地表面からの高さで例えられることについて :

　地表では重力加速度はほぼ一定なので定数扱いとなり、比較対象となる電圧(電位)に対応する可変量として高さとなります。しかし、厳密には対応する可変量としては、「g・h」　とすべきでしょう。

　電圧とは、閉ループ回路内の任意の点における電気的なエネルギーを表したものだと思っています。

　電圧は、マクスウェルの方程式には出てこない物理量です。そういう意味では、仮想的な数量といえると思います。

　「電圧って何？」と聞かれた時の答え方としては、当初の定義通り、

電圧 = その電荷が持つ 1[C] 当たりのエネルギー(=仕事量)

答えるのがいいと思います。

「電界(電場)」についても、同様な質問がされることがあると思います。「電界(電場)」については、こちらを参照して下さい。