電気を使ってモノを動かす仕組み

我々は日常生活において、電気を使っていろいろなモノを動かしたりしていますが、なぜ電気を使うとモノを動かすことができるのか。

この記事では、電気を使ってモノを動かす仕組み、イメージをまとめたいと思います。

水の流れを使ってモノを動かす

以下の記事で、電気の流れは、水の流れでイメージすることができることを示しました。

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まずは水の流れを使ってモノを動かすイメージとして、水車で考えてみたいと思います。

水車は、上図の通り、水を高い位置から流して、歯車（水車）を動かすものです。

これが“水の流れ”を使って“歯車”を動かすイメージです。

水の量が多いほど、水圧が高いほど、歯車は勢いよく回ります。

モノを動かす能力　＝　エネルギー

ここで、水の流れを使って歯車を動かすことを説明するために、“エネルギー“という言葉について確認したいと思います。

エネルギーの定義

物理学的には、

「エネルギーとは、仕事をすることができる能力、またはその量のこと」です。

また、上記説明の中に“仕事”という言葉がありますが、

「仕事とは、物体に加わる力ベクトルと、物体の変位ベクトルの内積によって定義される物理量」とのことです。

何かよく分かりづらいので、自分なりの解釈で簡単に表すと、結局のところ、

つまり、「水の流れを使って歯車を動かす」とは、“水“がエネルギーを持っていたため、その歯車という物体を動かすことができた、ということです。

エネルギーの種類

エネルギーにはいろいろと種類があります。

水車は、「水が流れている」という水の“運動エネルギー“と、「水が高いところから落ちる」という水の“位置エネルギー”により、歯車を回している、ということで解釈できます。

エネルギーの変換

水の“運動エネルギー”と“位置エネルギー”により、歯車を回していますが、これは水が持つエネルギーを歯車の“運動エネルギー”に置き換えた（変換した）、とも解釈できます。

わたしたちの社会の中では、エネルギーを、それぞれの用途や場所に応じて変換しながら、ものを動かしたり、光らせたりして利活用している、ということになります。

エネルギーの変換の例は、以下のようなものが挙げられます。

• ヒーターをコンセントにさして動かす（電気エネルギー　⇒　熱エネルギー）
• スイッチをつけて電球を光らせる（電気エネルギー　⇒　光エネルギー）
• 太陽光を使って発電する（光エネルギー　⇒　電気エネルギー）
• 風力を使って発電する（運動エネルギー　⇒　電気エネルギー）

電気エネルギーの特徴

電気エネルギーは、他のエネルギーと比較して、上記エネルギー変換の例にも記載したように、

「電気エネルギーは、他のエネルギーへの変換が容易に、柔軟にできる」

といった特徴があるようです。

このような特徴から、電気エネルギーは我々の一般社会の中で、インフラとして使われ、常に活用されているのだと思います。

まとめ

本記事をまとめると、以下の通りです。