タグ別アーカイブ: 電流計の意味

電流計とエネルギー流

電流計は何を計るか(2)  の結論を印す。

上の回路(2)の電流計は回路のエネルギー流に対してどの様な意味を持つか。

結論。

回路のプラス側に電流計A を繋いだ。その回路の回路定数をまとめた。回路定数は単位電線路長当たりの値とする。L[H/m] 、C[F/m] 等の電線路に電流計が接続されれば、負側電線路近傍を伝送される『エネルギー』δp[J/m]が負荷の特性で決まる。そこに電流計が挿入される訳だから、その伝送エネルギー流は乱れる。『エネルギー』はその値や波形を科学的実験で測定できない。電気理論は電圧計や電流計で、その回路現象を捉える。しかし『エネルギー』は観測できない。電流計のコイルに貯蔵される『エネルギー』の量をδa[J]とする。Laa[H]が回路に挿入された時、回路定数をどの様に解釈するか、それを平行二線式回路の定数について に述べた。電線路電圧は電流計の電圧降下分を無視すれば(コイルに平行に抵抗値ゼロと見做せるシャント抵抗SHで回路電流Iを流す)、回路電圧V一定と考える。ただ、電流計接続回路部だけの回路に『エネルギー』分布に変化が起きる。電流計がプラス側に繋がれているから、そのコイル分の『エネルギー』が電圧のエネルギーギャップ条件を乱す事に成る。その『エネルギー』分は負側で保障して、電圧一定条件の『エネルギーギャップ』を保持する事に成る。電流計部の『エネルギー』の伝送速度が遅くなる。その事で、電線路全体の伝送電力p[W]は何処も一定に保たれることになる。負側電線路近傍空間の伝送『エネルギー』密度δA[J/m]および電流計コイルエネルギーδa[J=(J/m)と等価]の間に

δa=(Laa/L)δp

の関係がある。

以上が結論である。『エネルギー』量が計測できない科学的検証の限界が在る。それは文学、哲学と言われるかも知れない。ただ一つ重要な実験結果として、変圧器の奇想天外診断 (2015/06/02) および天晴れ(コイルと電圧とエネルギー)に示した意味が電線路の『エネルギー』伝送の電磁現象の原理を示していると言えよう。

電流計は何を計るか(2)

初めの頃の記事、電流計は何を計るか (2010/11/10) で、少し長い記事だが磁気の関係を論じた。

電気回路について前の記事で漸く、電線路の回路特性 (2021/08/10) の認識に辿り着いた。線路空間を伝送する『エネルギー』が電気回路の機能の眞相であった。それでは電線路に繋ぐ電流計は何を計るのかと、新たな疑問が浮かぶ。

この記事(下書きは、8月28日で止まっていた。)を書くために、その準備が必要であった。平行二線式回路の定数について がそれだ。

 

図は電灯回路だ。電源は電池の直流電圧だ。

図(1)はプラス側の電線路にコイルLaaが付加されている。このコイルはどんな働きをするのだろうか。直流回路でコイルはどのような機能を持つと考えるか。さらに、プラス側の電線路には『エネルギー』は分布しないと今まで解説してきた。図(2)の電流計の接続との関係も含めて考えてみよう。電流計接続はプラス、マイナス側のどちらでもほとんど変わりなく、同じ値の計測値を示す筈だから。

このような簡単な回路で、電気現象を考えることに科学理論としての価値をどの様に観るだろうか。

その検証は学術理論の専門家の科学論の世界に入って論じても、無理である。『電子』否定の科学論が愚直に、真剣に考えて頂けて意味を持つのは、このような中学生にも解る単純な電気現象にこそ、そのカギが隠されている。今もって、電気回路で『電子』が『エネルギー』を如何に負荷に伝送するかの機能を高度な物理学理論を研究なさる専門家は誰も説明しない。それは論理的に理論が矛盾に満ちているから、『エネルギー』を負荷に伝送するための、どの様な『電子』の具体的機能によって『エネルギー』の保有を担うかの合理的解釈が出来ないからである。

(1)の回路。直流では、定常状態でコイルはインダクタンスとしては機能しない。周波数が無いから、ω=0 であり、ωL=0 である。電源電圧 V「V] とすれば、電流は

式   I=V÷R [A]

となり、コイルのインダクタンスLaa[H]は式には現れず、負荷に影響を与える意味は無く、『エネルギー』伝送に何の意味も持たない解釈となる。

コイル内の『エネルギー』を考えてみよう。電流の式にはコイルの意味は現れない。しかし電気回路内の現象で、コイルが全く存在しないと同じかと言えば、そうではない。コイル内には必ず『エネルギー』が貯蔵される。その『エネルギー』をどの様な物理量と認識するか、それは科学理論での『エネルギー』の概念とは何を指すのかの問題でもある。市民が学校教育で受けるべき科学リテラシーの基礎的素養としての内容に関わる問題でもある。コイル内の空間に実在すると考えるか、数式上の抽象的な意味で考えるかの問答である。

答えは空間には『エネルギー』が実在するだ。それが自然世界の物理的(物理学理論的ではない)実像である。しかし、ここ迄科学技術が進展し、ドローン空撮、極超音速ミサイル、自動運転自動車等空恐ろしい程の、予測し難い未来社会に突入しようとしている。技術は進展すれど、自然認識の基礎となるべき現代物理学理論が余りにも前時代的な認識の誤りの中を彷徨う現状を恐ろしいと思う。

『エネルギー』が空間に実在する物理量だと見做せない意識の中に、基礎理論としての役割を果たしていない科学常識の過ちの中に居る。

そんな自然哲学、社会科学の課題を多寡が電気回路の電磁現象の中からではあるが、明らかにしなければならない未解決の問題の中に居る。『電子』が電気回路で、何の役にも立たない概念である事を長く指摘してきた。電流計のコイル内の『エネルギー』の実像を考えれば、そこに『電子』がどの様な役割を果たすと理解しているかを個々人が考えれば、上の意味が分かる筈と思う。

そんな科学理論の基礎の危うさ、矛盾の困難の中を、皆が泳がされているのだ。科学技術の経済的競争の中で、経済的利益に無関係の基礎概念など、誰も研究対象として取り組まない。電流は『電子』の逆流だ等と逃げているようだ。狭い専門性の細分化された研究体制は哲学を忘れたカナリヤ科学論になる。

『エネルギー』一つの意味を認識して欲しい。波はエネルギー流 (2021/10/08) など誰もが観測できる『エネルギー』の物理現象だ。『エネルギー』を忘れてはカナリヤ科学論から脱却しなければならない。

今までの物理学理論では、光についても『エネルギー』の空間の流れとは認識していないようだから。振動数では空間の『エネルギー』が認識できない。

直流回路の電流計が電気回路内で、どの様な『エネルギー』を計測しているのだろうか。回路定数C[F/m] およびL[H/m]との関係を含めて考えてみよう。

結論。記事 電流計とエネルギー流 (2021/10/ 23 )にまとめた。

 

 

電流計は電圧計だ

電流計は電圧計だと言えば、電圧計は電流計だと言うことになる。電圧計の意味は電気の眞相(3)-電圧と負荷ーで電圧計と内部回路に示した。電流や電圧はすべて空間に存在するエネルギーとその伝送現象を科学技術概念として規定した計測量である。エネルギーの発生と消費を科学技術の現代社会基盤に据えてその利用形態概念として確立して来た。電圧計も電流計も直流なら可動コイル型、交流なら可動コイル型にダイオードを組み合わせた整流器型あるいは可動鉄片型が汎用計器として使われている。それらの計器の測定技術は計器内のコイルの貯蔵エネルギーに依る磁気的力を利用している。

可動コイル型可動コイル型 電圧計も電流計も磁石の間のコイルに電流を流してフレミングの力を利用している。図の磁気の極性は内側と考えてください。コイル電流と言いますが、実際はコイルの周りの空間に貯蔵されるエネルギーの回転流だ。その様子を図示すれば、

可動コイル型電圧計とエネルギー流コイルエネルギー流と磁石エネルギー流間の近接作用力 電圧の説明の図であるが電流と同じ作用。そこで標題で電流計は電圧計だと言った意味を説明したい。

写真097負荷と電流計 可動コイル型計器で考える為直流電源とする。線路に多くの負荷が接続された中で、その回路の電流を知りたいところに電流計を繋ぐ。その接続した電流計は何を計測するのかと言うことを知らなければならない。その為には電流計の内部回路を理解しなければならない。電流計もその測定したい回路電流の流れる電線路に直列に接続する。或る物を計測するには、その現象の中の一部のエネルギーを取り込まなければ、計測することは出来ない。電流計が幾ら内部抵抗が無視出来るほどであるとしても、負荷に対して直列に電流計自身が負荷として加味されるのである。電流計の内部回路とその計測機能を考えて見よう。

写真099内部回路と電圧 一つの電流計Aが負荷Pの電流を計る為に接続されている。内部回路は抵抗とコイルの並列回路である。磁石内の可動コイルは微弱電流しか流せない。そこで、負荷電流ipの殆どを流す為の並列抵抗(抵抗値ほとんど零のシャント抵抗) r を組み込む。その抵抗の値を切り替えて、電流の測定範囲(レンジ)を変更する。それでも回路には負荷に直列に抵抗が繋がる。だから、電流計はその微弱抵抗に掛かる電圧を計測のエネルギー源としているのだ。さて、可動コイルLは細い電線のコイルであるから、必ず抵抗 r’ を含む。コイルは直流電圧に対して、電圧を受け付ける事は出来ないから、必ず抵抗が含まれなければならない。電流計に掛かる電圧値Vi は結局並列抵抗(r,r’)の合成抵抗として負荷電圧を取り込む。結局可動コイルには、直流電圧の積分値としての過渡現象分のエネルギーが貯蔵される訳である。それは、前に電気回路要素Lの機能とエネルギー感覚で述べた事である。コイルのエネルギーはコイル空間内に貯蔵されるのであって、決して電流がそのエネルギーを保持するのではない。貯蔵されるのはコイル空間内のエネルギー流である。電流計、電圧計の計測機能は磁石の磁極空間内に生じる磁場と言うエネルギー回転流と可動コイルのコイル内エネルギー流との相互近接作用によって、空間エネルギー力がコイルを制動バネとの釣り合いまで回転させるのである。電流計が指示する測定値 ip は

ip=K(2Wi/L)^(1/2)^

ただし、K=1+(r’/r) の分流定数で可動コイル内の貯蔵エネルギーWi[J]を計測値の基としているのである。全体の電流計の電圧も図のようになる訳だ。

まとめ この記事に電流計の機能をまとめようと考えた理由と意味を述べよう。2年前の2013年6月に、回路とエーネルギー流電流解剖論ーを書いた。その時は直流回路で、負荷供給エネルギーの流れが負側導線からの還流として捉えていた。しかし電圧の系統規模を決める線路間エネルギー分布の意味と統一的に捉えてはいなかった。その時は電圧と電流の二つのエネルギーの流れの曖昧な解釈に留まっていた。今年6月2日の変圧器の奇想天外診断から8月14日の 天晴れ(コイルと電圧とエネルギー) までの考究で確信を得た。それは線路間に分布する空間エネルギーが電圧と言う系統規模を決め、それが負荷供給のエネルギーとなるとの確信に到達した。今回それらの総合的取りまとめとして、直流電源の線路のプラス側であろうと、マイナス側であろうとどちら側に電流計を接続するかには無関係に電流計測が出来ると言うエネルギー流からの疑問解消の解答を得た。その意味を今回の記事として直流電源回路を取上げて解説した。