電力の作り出し〜発電〜

受電・変電

1.電気は創る?

普段から常に必要とされている「電気」ですが、どのようにつくられているかご存知でしょうか。

人間は「無」から「有」を生み出す能力を持ち合わせてはいません。現代社会で使用している道具やエネルギーなども実際には元々地球上に存在する材料や現象をそのまま利用したり混ぜて利用したりしているに過ぎません。

当然ですが超能力のように、頭の中で想い描くものをポンと出したり時空を歪めて別次元からニューッとなにかを取り出してきたりなどということは不可能です。

電気も例に漏れず、エネルギーとして「利用」しているだけなのです。

ただし、利用しているだけとはいえそこには原理原則が存在し、それらの理に外れると利用どころかリスクを招いてしまいます。

ではどのようにして電気をエネルギーとして利用しているのでしょうか。基礎的かつ具体的なところを説明します。

2.発電機の仕組み

電気をエネルギーとして利用する場合、すなわち「電力」をつくり出す場合「発電機」というものを使います。この単語は電気の専門でなくても知っている人は多いのではないでしょうか。

では、この発電機なるものはいったいどのようにして電気エネルギーをつくりだしているのでしょうか。

以下の図は発電機の断面図を簡略化したものです。内側に磁石がありその外側に配線をぐるぐる巻いたものがあります。これを「コイル」といいます。

そして、図中に記載しているように、内側の磁石が回転することで電気エネルギーが生まれるという仕組みになっています。

この発電機の磁石部分を回転させるためには当然ながら別のエネルギーの利用があります。

高圧の蒸気を吹き付けたり大量の水流をぶつけたりエンジンで内燃力を回転力に変換したりと様々です。

「火力発電」「原子力発電」「水力発電」「内燃力発電」などですね。

いずれにしても現在多くの電力をつくり出している発電の仕組みでは原則的に回転力を利用しています。

この発電機への回転力発生装置をまとめて「タービン」とよびます。

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3.電気は集める!?

ではこの発電機の仕組みでどうして電力がつくり出されるのでしょうか。それには「電気と磁気」が密接に関係しています。

電気のあるところには磁気が、磁気のあるところには電気が発生するという表裏一体の性質があります。このことを説明したものに「フレミング左手の法則」と「フレミング右手の法則」があります。

「えっ?フレミングの法則に右手もあるの??」

っていう声が聞こえてきそうですが、あるのです。

義務教育では電動機つまりモーターの回転原理としてフレミング左手の法則をピックアップして説明するようですが、その反対の右手の法則がちょうど発電機の話になります。

この性質,物理法則を利用して発電機が電気を生み出すことが可能となるわけですが、磁気があれば何もない空中から電気が生み出されるわけではありません。

発電機の磁石の外側に位置するコイルがあることでその中にある電気の源となる「電子」を強制的に集めたり追いやったりしているのです。そして電子の密集と過疎をつくり出します。

地球上の全ての現象において「高」から「低」へという法則がありますが、この電気エネルギーも高いところから低いところへ流出流入しようとします。

つまり、発電機は電気エネルギーの源となる電子を強制的に集めたり追い出したりすることでエネルギー的な高低差をつくり、流れを発生させるまたは流れを発生させるための落差をつくり出しているということになります。

こうして電力がつくり出されているというわけです。

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【やさしく解説する電気】受電から制御まで

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