今と未来がわかる 電気

川村康文

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第1部では電気の正体と性質、基本的な電機部品を、模式図を使ってわかりやすく解説します。第2部では電気のつくり方と送り方を豊富な写真とイラストで解説します。第3部では電気の活用として家電、電波、通信などの最新技術を豊富なイラストや写真を掲載しながらていねいに解説します。

• カテゴリ: ビジネス・実用
• ジャンル: 学術・語学 / 理工
• 出版社: ナツメ社
• ページ数: 256ページ
• 電子版発売日: 2022年09月23日
• コンテンツ形式: EPUB
• サイズ(目安): 108MB

[ブクログ · ★★★☆☆]

電気のしくみ
電気をつくる・届ける
電気の利用
と大きく３部立てで
ひろーい分野のお話を図や写真が
盛りだくさんで解説してあって
名前だけは聞いたことあるけど
どんなものか知らないものの仕組みが
わかったりした。

中でも半導体のことは
勉強になった。
少し前から半導体業界が熱い。
関連業界のこととか視野に入れると
仕組みを知るのは大事。

[ブクログ · ★★★☆☆]

電子の速度は秒速1000キロ以下。電気が光速と同じスピードで流れるのは、自由電子が順次押し出されるから。
交流は変圧器で電圧を簡単に変えられる。
高圧にすれば送電のロスが少ない。
電圧は電位差と同じ。電圧がないと電流が流れない。
電力ｗ＝電圧ｖ×電流Ａ。電圧を上げれば電流が下がるので送電ロスが少ない。
電力量Wh＝電力×時間ｈ
抵抗R。ｖ＝R×Ｉ。オームの法則。電流は電圧に比例する。抵抗は電流に反比例する。
発生する熱Ｊ＝抵抗Ｒ×電流Ｉの二乗×時間。熱は電流の二乗に比例する。オームの法則からＲ＝Ｖ/Ｉなので、Ｊ＝v×Ｉ×時間＝Ｗ×時間。

オーロラは太陽風が地磁気の薄い極地に降り注ぐ現象。
電流の流れは磁気をつくる。磁気は電流をつくる＝発電機。電磁誘導の原理。
右ねじの法則＝右回りに磁力線ができる＝フレミングの左手の法則と同じ。
電波法によって300万MHz以下のものを電波という。
それより短いものは赤外線、可視光線、紫外線、エックス線、ガンマ線。
長波は遠くまで伝わる。中波はAMラジオなど。短波は小さな電力でも遠くまで届く。超短波は電離層では反射されない。FM放送、アナログテレビ。地上デジタルはそれより短い極超短波。マイクロ波ミリ波サブミリ波は、器量航空用や宇宙通信用。

抵抗器、キャパシタ（コンデンサ）、インダクタ（コイル）を三大受動部品。
ダイオード、トランジスタは半導体。
トランジスタは三極真空管と同じ増幅作用がある。グリッドの電圧を変化させることで、プレート側から大きな変化を取り出す。小さな信号を大きくするのではなく、小さな信号をまねた大きな信号を取り出すこと。
LSI＝大規模集積回路。2021年にIBMが2ナノのテストチップに成功した。製品化されているのは10ナノ程度。

発電所で使われている発電機は三相交流発電機。120度ずつのコイルで３つの交流を発生する。
変圧器はコイルの巻き数を変えることで変圧できる。電圧を落とすと電流が増えるので電線を太くする必要がある。
交流モーターは、アラゴの円盤の原理を使っている。電気メーターにある回っている円盤。
直流モーターは、ブラシで同じ向きの電気を送っている。ブラシレス直流モーターは永久磁石を回転子とするもの。

発電はエジソンの直流システムがニコラステラの交流システムに敗れた。ナイアガラ水力発電所に交流が採用された。
発電所では27万5000Vまたは、50万Ｖに昇圧する。超高圧変電所で15万4000Ｖに落とす。一時発電所で、6万6000Ｖまたは15万4000Ｖに落とす。鉄道や大規模工場などに供給。配電用変電所で6600Ｖに落とす中規模工場へ供給。電信柱の変圧器で100Ｖまたは200Ｖに落とす。
コンバインドサイクル発電＝川崎火力発電所。ガスタービンと蒸気の両方を使う。熱効率は60％に迫る。発電機は1万6200Ｖで発電。
原子力はウラン235に中性子を当てて核分裂させて中性子2～3個と熱エネルギーを得る。中性子を減速財や制御棒でコントロールして、次のウラン235に当てる。制御しないものが原子爆弾。
天然ウランのほとんどは核分裂しにくいウラン238。ウラン235は0.7％しか含まれない。原子力発電ではこれを濃縮して3～5％にする。核分裂生成物のプルトニウムとウランを混ぜると（MOX燃料）、また使える＝プルサーマル。
原子炉は水を使う軽水炉がほとんど。沸騰水型と加圧水型がある。
地熱発電、バイオマス発電。
固定価格買い取り制度は2022年は3.45円にまで上昇。
水力発電。奥美濃水力発電所は揚水式発電。上下にダムがある。電力需要が弱い時間帯にポンプで上のダムに移動させる。下のダムより100m低い位置に地下発電所がある。発電は1万3200V。50万Vまで昇圧。

太陽電池はシリコン系が多いが将来期待されているのは有機系。
風力発電は洋上風力発電が立地の制約が少なく大型化できる。
燃料電池、コージェネレーションなど。
中央給電指令所でコントロールしている。
全国送電ネットワーク＝周波数変換所で直流にしてから周波数を変える。
送電線は、三相交流で送電。鉄塔の高さで電圧が違う。80m＝5万V、60m＝27万5000V、45m＝15万4000V。
中部電力名城変電所は、名城公園の駐車場の地下にある。
地中配電の場合は、地上用変圧器が使われている。
スマートメーターで、通信が可能。30分ごとに電気量を確認できる。
電力小売り自由化で新電力会社は、2021年に14社が倒産、2022年3月までに31社が撤退。
将来は送電線を使わない送電。電気自動車が信号待ちのときに充電することも可能。
掃除機は紙パック式とサイクロン式。吸引力自体はゴミが詰まっていなければ紙パック式のほうが大きい。
電子レンジは、水分子が振動する2.45GHzのマイクロ波で温める。インバーター方式はで電圧を変えることで低出力にする。非インバーターは間欠式。
IH調理器は、コイルが埋め込まれていて電磁誘導で磁力線が発生し、金属のなべ底の電気抵抗で発熱する。

デジカメのイメージセンサーはCCDとCMOSがある。CMOSの性能が向上したため主流に。
電波は、電波を搬送波として使う。変調の方法は振幅を変えるか周波数を変えるか位相を変える。
GPSは、アメリカ空軍第50宇宙航空団が運用している。日本はみちびきが4機、さらに３機予定。
超電導はマイナス１６３度の高温超電導で作り出すことができるようになった。液体窒素で実現できる。
電動モーターの飛行機＝NASAのNX-3。
ポストリチウムイオン電池は、全固体リチウム電池か空気電池が有望。