初歩の技術講座

以前に投稿した電気の基礎知識を再掲します。

少し手直ししてあります。

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「電気とは何？」

電磁波ストーカー被害者の方への参考として基本からある程度の応用までの解説、その１

　電気とは何でしょう？

　一般的にあらゆる物質に含まれる電子と呼ばれる極めてちいさな粒のことを言います。

　この電子の流れが電流と言われます。
　ただし、いわゆる電流の方向とこの電子の流れる方向は逆向きです。昔の人がそう考えて決めてしまったので、今でもそうなっています。

　二つの電機を帯びたものを比べたとき、相手に対して電子が多い状態をマイナスといい、逆に電子が足りない状態をプラスといいます。

　つまり、もしこの状態で二つのものの間に電子の移動が起きると、マイナスになっているものからプラスになっているものに電子が移るわけです。

　これは見かけ上、プラスからマイナスへ電気が流れることになります。

用語：まずは基本として向きが決まっている「ＤＣ：直流」について説明します。

ボルト［Ｖ］：電圧の単位、おおざっぱに言って電気を流そうとする圧力のこと。
　プラスの電圧が掛かっていたら、より低いプラスの電圧が掛かっている方向に電気は流れようとするし、さらにはプラスの電圧が掛かっているところからは、マイナス方向

に流れようとします。

　もちろん、マイナスの低い電圧のところからはより高いマイナスの電圧が掛かっているところに流れようとします。

　一例としては・・・・
　単三乾電池１本ではおよそ１．５ボルト、家庭用コンセントにはおよそ１００ボルト、マイクロホン単体が音声によって発生する電圧がおよそ１ミリボルト・・・・。
　

アンペア［Ａ］：電流の単位、流れている電気の量のこと。
　簡単にいうと、電子の移動した量のことです。

　ポケットライトの電球が点いているときは０．３アンペアほど、一般家庭の電気炊飯器がご飯を炊いているとき６アンペアほど、小型電気自動車の走行用モーターには平地

を走っているとき３０アンペアほど、雷さまが地面に落ちると１０００～１０万アンペアほど。

オーム［Ω］：抵抗の単位、電気の流れにくさ・流すまいとする反発力。
　実際には電子が流れるとき障害になる大きさのことです。

＊この３つの単位の間にはＶ＝Ａ＊Ωという関係があります。

　例えば、単三電池２本で小さな電球を点ける懐中電灯があったとします。
　スイッチを入れると１．５Ｖ＊２＝３Ｖの電圧が電球に加わります。
　このとき電球に０．３Ａ流れていたら、この電球は３［Ｖ］÷０．３［Ａ］＝１０｛Ω｝で、１０オームの抵抗（抵抗値）だったということが言えます。

　これが「オームの法則」と言われているものです。

　ミリ（ｍ）は１０００分の１、キロ（ｋ）は１０００倍を表わします。
　また、マイクロ（μ）は１００万分の１、メガ（Ｍ）は１００万倍を言います。

ワット［Ｗ］：電力の単位です。電気のちから強さ＝仕事量を言います。

　関係はボルト（Ｖ）＊アンペア（Ａ）＝ワット（Ｗ）

　先ほどの懐中電灯は３Ｖを電球に加えて０．３Ａ流れたのですから３（Ｖ）＊０．３（Ａ）＝０．９（Ｗ）となります。
　よって、この電球は０．９（Ｗ）の仕事をしていた・・・光と熱を出していたということです。もちろんその源は２本の乾電池からです。

ワット時＝ワットアワー（Ｗｈ）はワットと時間を掛けたもので、どれだけの電力がどのくらいの時間続いたかを表わします。

　１００ワットの電球が灯っている時間が１０時間続いたら、それは１００（Ｗ）＊１０（ｈ）＝１０００（Ｗｈ）となります。

　１０００ワットの電球が１時間灯っていても同じ１０００（Ｗｈ）です。

　さて、どんなに高い電圧でも抵抗値が高いものには電流は少ししか流せません。

　たとえば、１００Ｖの電池があったとして、１００Ωには１アンペア流せますが、１０００オームだったら０．１アンペアしか流れないということになります。

　冬場にドアノブなどを触るとパチッと放電していやな思いをするあの静電気ですが、ドアノブがもしプラスチックなどの抵抗値が高い物だったらほとんど電流が流れません

から放電は起きないでしょう。つまり感電はしない。

　金属は抵抗値が低いのでいきなり大きな（といっても数ミリアンペア）電流が流れて痛みを感じるわけです。
　この様にたとえ電圧は低くても金属のように抵抗値が低いと大きな電流が流れますし、逆に電圧が高くても抵抗値が高いものには電流は流れにくいと言えます。

　人体は、体内の血液など比較的電気を通しやすいのでいわば低い抵抗なのですが、皮膚は乾いているときには結構高い抵抗値を示します。

　若い人ほど皮膚に水分が多くて見かけ上抵抗値は低くなります。

　また、皮膚にはあちこちに「経絡」あるいは「ツボ」という特異点があり、ここはほかに比べて抵抗が低いようです。

電気に関係する説明

電磁波ストーカー被害者の方への参考として基本からある程度の応用までの解説、その２

今回は電気の性質のひとつとして、直流と交流について解説したいと思います。

①直流（ＤＣ）とは・・・電流の流れる向きが変わらない状態を言います。

　流れる向きが変わらなければ、流れる量（大きさ）が変わってもやはり直流と言います。
　もし、直流であっても変動分を含んでいるときはその変動分のことを「交流分」といいます。

　例えば、ポータブルラジオやポケットライトに使う単三乾電池などの電池はラジオを聞いていたりライトを点けていたりする間は、つねに電池から電流が流れ出してい
ますが、この電流の向きはつねに一方向だけです。
　ラジオの音量を大きくしたりすると流れ出す電流の大きさが大きくはなりますが、流れ出す方向は一定です。
　こういう流れの向きが同じ流れ方を「直流（ＤＣ）」と言います。

　とくに電流を言うときは「直流電流（ＤＣ電流）」といい、直流を流している電圧のことを言うときは「直流電圧（ＤＣ電圧）」と言います。

　直流に関することを考えるときはその極性を意識しなければいけません。
　つまり電流の方向、あるいは電圧の向きがプラス（正）なのかマイナス（負）なのかは大切なことなのです。

　よく、ポータブルラジオの電池の向きを入れ違えると故障しますよと注意書きがしてあると思いますが、まさにこの電流の流れる向き＝極性のことなのです。

②交流（ＡＣ）とは・・・電流の流れる向きが変わり続ける状態を言います。

　直流電流がなにかの都合で一回だけ切り替わって逆に流れたときは交流とはいいません。
　変わり続ける性質があるときだけ、「交流」といいます。

　例えば、家庭用コンセントにはふつう１００Ｖ前後の電圧が供給されています。
　ここに電気スタンドなどの器具をつないで点灯させたとしましょう。

　コンセントにプラグを差し込んで器具のスイッチを「入り」にすると電線を通して電気スタンドの電球に電流がながれます。
　その電流はコンセントの一つの電極から電線（コード）を通ってそのランプを点します。そしてまた別の電線を通り、プラグトコンセントの中のもう一方の電極端子から屋

内配線へと戻っていきます。

　このつながりは間違いではないのですが、実際の電気の流れを言うには少し正しくありません。
　正しくないのはこの電気の流れる向きです。
　ある一瞬は説明したとおりの向きに電流が流れるのですが、ほんの僅か後にはそれと逆向きに流れるようになるのです。
　またさらにしばらく後にはまた逆、つまりもとの向きに流れています。

　このように、家庭用コンセントから使っている電気は時々刻々と流れる向きが逆転し続けているのです。
　このような性質を「交流（ＡＣ）」といいます。
　交流の一番の特徴である電流の向き（あるいは電圧の向き）が一定時間に何回入れ変わるかを表す言葉が「周波数（ヘルツ＝Ｈｚ）」です。

　なお、周波数は通常、１秒間あたりの入れ替わりの周期を言います。
　なので入れ替わりが２回起きて元に戻ることになり、これが１周期になります。

　たとえば家庭用コンセントに来ている電力会社の電気は中部地方を挟んで東側が５０ヘルツ、西側が６０ヘルツになっています。
　関東地方ですと東側ですから５０ヘルツ・・・つまり１秒間に１００回切り替わっています。
　電流の向きが時間とともに変わるのですから、電圧の向きもやはりそれとともに変わっています。　

　呼び方は直流のときと同じで、「交流電圧」「交流電流」といいます。
　この交流の電圧や電流の大きさを表す数字には注意が必要です。
　つまり、時々刻々と電流や電圧の向きが変わるということはあるときは０になる瞬間があるということなのです。
　もしそのときに電流を測っていたら「電流は流れていなかった」と間違えるおそれがあります。
　しかし実際には電気スタンドのランプは灯り、テレビは放送を受信しているのです。
　それはある程度長い時間の電圧電流を測ると正しく測れるようになります。

　交流の電圧電流の大きさを測定するときはこのことを覚えていてください。

　周波数の場合も呼び方は同じです。
　　１０００Ｈｚ＝１ｋＨｚ（１キロヘルツ）
　　１０００ｋＨｚ＝１ＭＨｚ（１メガヘルツ）
　　１０００ＭＨｚ＝１ＧＨｚ（１ギガヘルツ）・・・
　

交流の性質：

　電流の向きが時間の経過とともに入れ替わる性質の電気を交流と呼びます。
　電流に着目したときは交流電流、電圧に着目したときは交流電圧といいます。

交流電気の代表である家庭用電気の説明をします。

　家庭の壁のコンセントには普通の電気器具向けに１００ボルトの配線がされています。
　すこし大型のエアコンや業務用冷蔵庫など幾分電気を食うものには２００ボルトが配線されています。

　この電灯線の配線はどこから来ているのでしょうか？

　コンセントから逆に配線を辿ると、屋内にある分電盤に行き着きます。
　この中は電気ブレーカーと呼ばれる電流制限器を通っています。
　電気ブレーカーは電流がある一定の値を超えると自動的に回路を遮断して、配線や器具にダメージが出ないようにしているものです。

　ひとつのコンセントから電気をとりすぎると、よくパチンと音がして切れてしまいますね。
　これは一部分の屋内配線やコンセント器具に電気が流れすぎて過熱したりする危険を避ける措置なのです。
　集中しないように分散するか、配線自体を強くする工事を電気屋さんにしてもらえばもっと電気を使えるようになります。
　もっとも、電気会社との契約アンペアの制限もありますので、いちどきにはそれ以下でしか使うことはできません。

　屋内の分電盤は屋外（屋内のこともある）の電気メーター（一般的には円盤が回転するタイプ）で課金カウンターに繋がっています。
　電気メーター（積算電力計）は最近デジタル式の小型のものが増えてきています。検針の人手を無くすことと、時間帯によって使用した電力を遠方から知ることが目的との

ことです。

　ここへは電柱上の金属製の箱に入った柱上トランスや、マンションなどのビルは配電装置（キュビクルと呼ばれている）内の変圧器で高電圧から家庭用の１００ボルト、ま

たは２００ボルトに変換（変圧と言います）されて供給されています。

　この先は電柱の上の高圧電力線を通って、変電所から来ています。
　変電所にはさらに高電圧送電線により発電所から電気が供給されます。

　日本ではこれら配電システムはいくつかの電力会社が管理運営をしています。

　最近では、自宅に太陽光などで発電する仕組みを設けてそこからも給電できる家庭なども増えつつあります。

電磁波（でんじは＝電波）とは、

　空間の電場と磁場の変化によって形成された波（波動）のことです。
　「場」とはその影響を及ぼす空間＝場所のことです。

　電界と磁界がお互いの電磁誘導によって交互に相手を発生させあうことで、空間そのものが振動する状態が生まれて、この電磁場の周期的な変動が周囲の空間に横波となっ

て伝播していくエネルギーの放射現象の一種です。
　そのため、電磁放射とも呼ばれています。
　「電界」「磁界」とはそれぞれ電気・磁気が作用できる「場」自体のことです。

　空間そのものがエネルギーを持って振動する、という現象であるため、波を伝える媒体となる物質（媒質）が何も存在しない真空中でも伝わっていくと考えられています。

　電磁波の電界と磁界が発生する振動方向は進行方向に対してお互いに直角であり、また電磁波の進行方向もこれと直角です。
　基本的には空間中を直進します（中略）・・・・

　真空中を伝わる電磁波の速度は、観測者がどのような方向に、どのような速度で動きながら測定したとしても、一定の値 299,792,458 m/s（約30万キロメートル毎秒）にな

ることが様々な実験により確かめられていて、このため真空中の光速度と呼ばれて、最も重要な物理定数のひとつになっています。（中略）・・・・

　電磁波は波長によって様々な分類がされており、波長の長い方から電波・光・X線・ガンマ線などと呼ばれています。

電波：

　周波数が 3 THz（テラヘルツ）以下（下限の周波数は規定されていない）の電磁波を指し、さらに波長域によって低周波・超長波・長波・中波・短波・超短波・マイクロ波

と細分化されています。（中略）

　電磁波は波長によって様々な特徴を持っています。

　波長の長い電波は、進行方向に多少の障害物があっても進行することができるため、通信や放送などの長距離の情報送信に使用されることが多いです。
　テレビやラジオ、携帯電話などが代表的です。

wikipediaより引用

注）電波法の規定とは幾分異なるところがあります。

重要な点

・電磁波（でんじは）とは、空間の電場と磁場の変化によって形成されたエネルギー波（波動）のこと。

・電磁波はそれ自体がエネルギーなので、宇宙空間など真空中でも伝送される。

・電磁波の伝わる速さは光の速度と同じ（「光」も電磁波の一種なので）およそ１秒間に３０万Ｋｍ。

・電磁波の波長は光速度（メートル）を周波数（ヘルツ）で割ったもの。
　およその目安として３００メガヘルツで１ｍ。

・人体を通過しやすい周波数帯は２００ＭＨｚ～５ＧＨｚ程度、これ以上高い周波数は人体深くへは侵入しにくくなる。

・電子レンジに使われている周波数は２．４５ＧＨｚ。

・ケイタイ電話に使われている周波数帯は８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１５００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯など

・音声や映像などの情報を電波（この場合搬送波といいます）に乗せることを「変調」といい、逆に変調されている電波から情報を取り出すことを「復調」という。

・変調の仕方によっての方式：ＡＭ（振幅変調）、ＦＭ（周波数変調）など。他にＰＣＭ（パルスコード変調）、ＰＷＭ（パルス幅変調）などがある。またケイタイ電話に使

われるＳＳ方式（スペクトラム拡散通信）という方式もある。

・周波数ホッピング（FH）は、周波数を一定の規則に従い高速に切り替え、送受信機間で通信を行う、スペクトラム拡散の一方式。
　周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）とも言う。

　送信側と受信側でホッピング・シーケンスやホッピング・パターンと呼ぶ一定の規則を規定し、それに従って一定の通信帯域の中で高速に通信周波数を切り替えて、通信を

行う。
　ホップする周波数をホッピング・チャンネルと呼び、これが多いほど妨害・干渉・傍受に強くなる。
　ホッピング・チャンネルの一部にノイズが局在した場合でも、高速に周波数切替するおかげで実際に妨害を受ける確率は低減される。
　よってノイズに強いとされ、またホッピング・シーケンスが分からなければ通信を傍受しにくいため、ある程度は通信の秘匿性にも優れているとされる。
　つまりケイタイ電話のシステムは電波自体をキャッチしても内容は聞き取られない。

・ケイタイ電話など移動体に使われる通信は「セルラー方式」と呼ばれ、３ｋｍ四方ほどの通信エリア（セルと呼ぶ）をマス目にしてブロック分けし各々に通信基地局を設け

、電話機が移動するにつれ担当するブロックを次々切り替えて通信が途切れないようにした通信方式。

・電磁波の放射には偏波面があり同じ偏波面同士がもっともよい効率で伝送できる。

・電磁波の放射、受信には「アンテナ」が使われるが、見掛けはアンテナらしくないものもアンテナの作用をする。

・フレイ効果（マイクロ波聴覚効果）
　・・・ＷＨＯ資料より
「普通の聴覚を持つ人は200 MHz から6.5 GHzまでの周波数の高周波電磁パルスを聴くことができました。これをマイクロ波聴覚効果といいます。高周波電磁パルスの特性によ

って、ザーザー、カチカチ、シューシュー、ポンポンなどそれは様々な音に説明されています。」
（単純なフレイ効果はたとえ音声を伝送できたとしても、電磁波が届く範囲にいる人には全員に同じ内容が聞えてしまいます）

・電磁波（電波）は水中では伝わらないと一般には言われますが、周波数が低くなるにつれ伝わりやすくなります。
　潜水中の潜水艦相手の通信に周波数の低い周波数の電波も使われますが、乗せられる情報量が少なくなります。

・電磁波は周波数が高くなるほど「光」の性質に近づき、反射・屈折・減衰が起きやすくなります。
　ただし物質により特定の周波数に透過性や吸収性を示すものがあります。

家庭用配電のしくみ

　家庭用電灯線には１００Ｖが多く使われていますが、強い電力を使うＩＨ調理器やエアコンなどに２００Ｖを供給されている家庭もあります。
　それぞれ単相１００Ｖとか単相２００Ｖとか呼ばれています。

　実は１００Ｖはこの２００Ｖを２つに分割して使っています。
　１００Ｖプラス１００Ｖで２００Ｖというわけですね。
　家庭の配電盤に３本線が来ているのは、２００Ｖとその分割点の３本なんです。
　分割点を中性点もしくは「Ｎ」と普通呼んでいます。ニュートラルのことです。

　その中性点は電柱の上の変圧トランス（変圧器）で作られているのです。
　マンションなど大きいビルでは変電装置（キュビクルなどと呼ばれています）で専用に変換されます。
　これらの変圧トランスのところで中性点を大地にアースしています。
　柱上トランスが乗っかっている電柱をよくみると、アース線が電柱に沿わしてあるのがわかります。
　これは万が一トランスが故障しても、トランスに入ってくる高電圧の３３００～６６００Ｖが家庭に流れ込まないように配慮してあるのです。

　家庭にはこの３本線で供給してあるんですが、１００Ｖしか使わないお宅にはその内、中性点と片側の１００Ｖのみの２本が配電されています。
　中性点から引いてある線のことを「Ｎ」、１００Ｖ側２つの線はそれぞれ「Ｌ１」「Ｌ２」と呼んでいます。

　中性点は変圧トランス（変圧器）のところでアースしてあるんですから、その先の家庭の配電盤では、アース（接地）との間での電圧は出ないはずなんですが実際に測ると

１０Ｖくらいあります。

　変圧器からは分岐させてそれぞれの家庭へ配線されています。
　つまり変圧器が共通していると言えます。
　変圧器の容量により分岐できる家庭数が決まります。

　このほか、「動力」と呼ばれている「三相電力」の仕組みもあります。もっぱら工場など強い電力の必要な装置に供給するための仕組みです。

音波とは

　空気中を伝わる空気分子の振動の波（粗密波）をいう。水や金属など物質中も振動として伝わる。
　空気中では毎秒およそ３３０ｍで伝わる。
　距離が離れるに従い減衰する。周波数が高いほど減衰率が高まる。
　密度の違いが大きい物体表面では反射がおこる。

　耳で聞ける周波数帯域はおよそ２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ、加齢とともに狭くなる。
　二つの周波数の異なる音波を合成すると、和と差の周波数のうなり音波が出来る（周波数ヘテロダイン）。

　超音波とは耳で聞える上限を超えた周波数の音波のこと。実際には２０ｋＨｚ以上の音波を指す。
　超音波は本来、人の耳では聞き取ることが出来ないが、一定の法則で空気分子を振動させると、空気分子がひずみをおこし、人の聞ける周波数に変換される。

　超音波を普通の音声などで加工（変調）してスピーカーを鳴らすと、たいへんに狭い範囲でしか聞けなくなる（指向性が強くなる）ようにできる。
　これをパラメトリックスピーカーシステムという。

磁界・磁力線について

　磁束の強さはテスラ(T)と呼ばれ Wb/m2（ウェーバー・パー・平方メートル）という単位で表す。
　日本でのおおよその地磁気の強さは、約46,000nT（ナノ・テスラ）である。