動く図解｜電気のきほん
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動く図解のうち「電気のきほん」の図解をまとめたページです。
動く図解｜ジャンル別
電気のきほん
電圧・電流、単相と三相、力率、電線の太さ。まずはここから。
収録 11本
1本 約30〜50秒
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電気のきほん11本
電圧・電流、単相と三相、力率、電線の太さ。まずはここから。
156
電気の基本とオームの法則
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contents
01 電気の流れ1枚図 ― 引込から末端まで
カメラが電柱からキュービクル、分電盤、器具へと寄っていき、区間ごとに大事な数字や用語を1つだけ大きく見せます。最後は全体図に引いて、6,600V・責任分界点・210V／105V がそろった状態で止まります。
| 区間 | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① 引込 | 電力会社の配電線 → 引込線 → 1号柱のPAS | PASの位置が責任分界点。ここから先が自家用の設備 |
| ② 受変電 | キュービクルの中を VCB → 変圧器 → MCCB の順に通電 | 6,600V を 210V・105V に下げる |
| ③ 幹線 | キュービクルから建物の分電盤へ | 変圧した電気を各階の盤まで運ぶ太い通路 |
| ④ 分電盤 | 主幹ブレーカーが受けて、分岐ブレーカーが点灯 | 主幹から照明・コンセント・空調へ仕分ける |
| ⑤ 末端 | 照明・コンセント・空調が動き出す | 照明とコンセントは100V、空調は200V |
この図を使った解説記事【新人講座 第7回】受電から末端まで ― 電気の流れを1本でたどる「電気の流れ1枚図」 →
05 電圧降下 ― 長さ・太さで電圧が下がるしくみ
電線にもわずかな抵抗があるので、電気は進むほど電圧を失っていきます。長さと電流は建物で決まってしまうので、設計で調整できるのはケーブルの太さ。その判断の物差しが「2％」です。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① 送り出す | 電源で100V、照明まで太いケーブルで送る | こう長は変圧器二次側から負荷まで |
| ② 長いほど | 進むほど電圧が下がり、末端で98.0V | 電線の抵抗の分だけ電圧が下がる |
| ③ 細いほど | 細いケーブルでは末端95.0Vまで下がり、照明が暗くなる | 同じ長さ・電流でも細いほど降下が大きい |
| ④ 許容2％ | 太いケーブルに戻すと98.0V、2％以内 | 幹線・分岐それぞれ標準電圧の2％以下が基本。構内の変圧器からの幹線は3％まで |
この図を使った解説記事電圧降下の許容範囲は何％？条件別の判定表と幹線サイズ自動計算 →
07 電灯と動力 ― 単相（L）と三相（P）の2つの家系
建物の電気は、単相の電灯系（L）と三相の動力系（P）の2つの家系に分かれます。家のエアコンの200Vは単相3線の外側2本から取るので電灯系。「200V＝動力」ではなく「三相＝動力」です。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① 2つの家系 | キュービクルに電灯用と動力用の変圧器、L-1電灯盤とP-1動力盤 | 電灯幹線と動力幹線は別々に走る |
| ② 電灯（L） | L1-N、N-L2の100Vで照明とコンセント | 人が直接触れる照明・コンセントは単相の電灯系 |
| ③ 100Vと200V | 外側の2本（L1-L2）で単相200V、ルームエアコンへ | 家のエアコン200Vも電灯系 |
| ④ 動力（P） | 三相3線200Vでポンプのモーターが回る | 空調・ポンプ・ファンは三相の動力系。迷ったら機器表の電源欄 |
この図を使った解説記事【新人講座 第10回】電灯と動力のちがい ― 建物の電気は「L」と「P」の2つの家系 →
09 力率 ― kW・kvar・kVAはビールジョッキ
仕事をするのはビール（kW）だけ。泡（kvar）が多いと、同じ仕事に大きなジョッキ（kVA）、つまり大きなトランスや太い電線が要ります。力率はジョッキに対するビールの割合です。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① ジョッキ | ビール80kW＋泡で、ジョッキ全体は100kVA | ビール＝kW、泡＝kvar、ジョッキ＝kVA |
| ② 力率 | パワー三角形で80÷100＝0.80 | 力率＝kW÷kVA。トランスや発電機はkVAで選ぶ |
| ③ コンデンサ | 進相コンデンサで泡が減り、力率0.95に | 80÷0.95≒84kVA。泡はゼロではなく適正に減らす |
| ④ 余裕 | 100kVAのトランスが満杯から84kVAに | 同じ80kWの仕事で、16kVAの余裕が生まれる |
この図を使った解説記事【新人講座 第3回】電力・電力量・力率ってなに？ ― kW・kVA・kvarはビールジョッキで分かる →
10 需要率と不等率 ― 全部同時には使わない
照明もコンセントも空調も、全部が同時にフル稼働する瞬間はありません。需要率で1つのグループのピークに圧縮し、不等率でグループ同士のピークのずれを調整します。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① 設備容量 | 照明30kW・コンセント30kW・空調40kWを積み上げて100kW | 負荷表の合計は、まだ出発点 |
| ② 負荷カーブ | 1日の使われ方。昼に山、夜は谷 | 合計とピークは全然違う |
| ③ 需要率 | ピーク60kW。60÷100＝0.6 | 需要率＝最大需要÷設備容量。負荷の性格で係数が違う |
| ④ 不等率 | 1階は昼、2階は夜がピーク。70÷54≒1.3 | ピークがずれるほど、上位の幹線やトランスは小さくできる |
この図を使った解説記事【新人講座 第11回】負荷容量と需要率・不等率 ― 「全部同時には使わない」から計算は始まる →
11 直流・交流と三相 ― 電池の電気から、三相のモーターまで
電池の直流はいつも同じ向き、コンセントの交流は1秒に50〜60回向きが入れかわります。交流の波を1/3ずつずらして3本送るのが三相。常にどれかの波が山なので、パワーが途切れず、モーターがひとりでに回ります。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① 直流 | 電池と電球の回路。波形はまっすぐな線 | いつも同じ向きに流れる |
| ② 交流 | コンセントの回路。波形が上下に流れる | 東日本50Hz・西日本60Hz。変圧器で電圧を変えやすい |
| ③ 単相と三相 | 1本の波と、1/3ずつずれた3本の波 | 単相は谷で力がゼロ、三相は常にどれかが山 |
| ④ モーター | 3つの波が回転磁界をつくり、モーターが回る | 電灯は単相、動力は三相。図面は「φ＋W」で読む |
この図を使った解説記事【新人講座 第2回】直流と交流／単相と三相のちがい ― 図面の「1φ2W」「3φ3W」が読める →
12 ケーブルの太さ ― 許容電流は「発熱の限界」
電線にも抵抗があるので、電流を流すほど熱くなります。絶縁体が耐えられる温度までが「許容電流」。熱の逃げやすさで上限が変わるので、どこを・どう通るかを決めてから太さを選びます。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① 熱が出る | 電流が増えるほど、温度計が上がる | 電線は流すほど熱くなる |
| ② 許容電流 | 130Aで限界を超え、絶縁が傷む | 許容電流＝絶縁体が耐えられる温度までの電流 |
| ③ 条件 | 同じ38sqでも、空中155A・管に3本92A（イメージ値） | 束ねる・管に入れる・暑い場所は熱がこもる |
| ④ ブレーカーと整合 | ケーブル120Aにブレーカー150AはNG、100AはOK | 許容電流≧ブレーカー定格。サイズとブレーカーはセット |
この図を使った解説記事【新人講座 第12回】幹線・ケーブルサイズの選び方 ― 許容電流は「発熱の限界」で決まる →
14 電圧・電流・抵抗 ― オームの法則を水の流れで
電気は目に見えないので、水の流れに置きかえます。電圧は押す力（落差）、電流は流れる量、抵抗は流れにくさ（水路の細さ）。この3つの関係がオームの法則 V＝I×R で、電力 W＝V×I とセットで、容量計算はぜんぶここから始まります。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| ① 電圧 | 落差を50V→100Vにすると、流れが5A→10Aに | 電圧V＝押す力（水でいう落差） |
| ② 抵抗 | 水路が細くなる（10Ω→20Ω）と、流れが半分に | 抵抗R＝流れにくさ（水路の細さ） |
| ③ V＝I×R | 三角形で、求めたい文字をかくすと残りが答え | I＝V÷R、R＝V÷Iもすぐ出せる |
| ④ W＝V×I | ケトル15A＋レンジ10A＝25Aで20Aの回路が落ちる | ワット数から電流を逆算。相乗りNGなら専用回路 |
この図を使った解説記事【新人講座 第1回】電圧・電流・抵抗（オームの法則）を身近な例で →
52 電圧降下の計算
電線にも抵抗があるので、遠くへ送るほど末端の電圧は痩せていきます。許容電流で決めた太さは、電圧降下で検算してはじめて確定します。式の読み方から対策までを4ステップで見ていきます。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| STEP 1 電圧の坂道 | 出発105Vの電圧が、こう長50m先で101Vまで下がる（例） | 末端で下がると照明・モーター・精密機器に響く |
| STEP 2 式を分解 | e＝35.6×L×I÷(1000×S)で、L・I・Sのゲージが動く | Lに比例、Iに比例、Sに反比例。遠い・大電流・細いが要注意 |
| STEP 3 計算例 | 40m・15Aで3.5sq→5.5sq→8sqと太くし、降下が6.1V→3.9V→2.7Vに減る | 長い回路は電圧降下が太さを決める |
| STEP 4 対策 | 直線距離ではなく実際のルートでこう長を測り、3つの打ち手が並ぶ | 盤を近く・電圧を上げる・太くする。幹線＋分岐のトータルで判定 |
156 電気の基本とオームの法則
電圧・電流・抵抗は目に見えませんが、水の流れにたとえると関係がつかめます。覚える式はE＝I×RとP＝E×Iの2つだけ。水のたとえ、数字での確かめ、三角形での変形、電力と電力量のちがいを4ステップで見ていきます。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| STEP 1 水のたとえ | 電圧E［V］＝水を流す力（水圧）／電流I［A］＝水の流れ／抵抗R［Ω］＝流れを妨げる石／電力P［W］＝水車を回す力 | 水圧が高く、石が小さいほど、よく流れる＝電流が大きい |
| STEP 2 数字で確かめる | 100V÷10Ω＝10A、100V÷20Ω＝5A、200V÷10Ω＝20A | 抵抗が2倍なら電流は半分、電圧が2倍なら電流も2倍。3つのうち2つが分かれば残り1つが出る |
| STEP 3 三角形で変形 | 上にE、下にIとR。求めたい文字を隠すと、残りがそのまま式になる | E＝I×R、I＝E÷R、R＝E÷I。上下は「÷」、左右は「×」 |
| STEP 4 電力と電力量 | 電力P＝E×I（100V×10A＝1000W）。代入するとP＝I²×R、P＝E²÷R | 電力量［Wh］＝電力×使った時間。1000W×2時間＝2kWh |
この図を使った解説記事電気設計の解説｜電気の基本（電圧・電流・抵抗）とオームの法則について詳しく解説 →
186 第2種電工の計算 ― 電気理論
電気の計算は水道にたとえると分かりやすくなります。電圧は水圧、電流は流れる水の量、抵抗はホースの細さです。使う公式は10本もありません。オームの法則を軸に、合成抵抗、電線の抵抗と電力、交流と三相へと4ステップで広げていきます。
| ステップ | アニメで見るところ | ここを押さえる |
|---|---|---|
| STEP 1 オームの法則 | V＝I×R、I＝V÷R、R＝V÷I の3つの形を、求めたいものから選ぶ | 例：100V に 20Ω なら I＝100÷20＝5A。三角形の求めたい文字を隠すと式になる |
| STEP 2 合成抵抗 | 直列は足す。並列は2本なら積÷和、同じ値 n 本なら r÷n | 例：30Ω と 20Ω・20Ω の並列を直列に → 並列を先に 10Ω、30＋10＝40Ω。閉じたスイッチと並ぶ抵抗は消して描き直す |
| STEP 3 電線の抵抗と電力 | R＝ρL/A。直径2倍なら断面積4倍で抵抗1/4（半分ではない） | P＝V×I・I²R・V²/R。1.2kW を30分 → 0.6kWh × 3,600 ＝ 2,160kJ |
| STEP 4 交流と三相 | 100V は実効値で最大値は約141V。Z＝√(R²＋X²)、力率＝R÷Z（8Ω・6Ω → 10Ω・0.8） | Y結線は1相の電圧＝線間÷√3、Δ結線は線電流＝相電流×√3。三相電力は √3VIcosθ |
この図を使った解説記事第2種電気工事士｜電気理論（オームの法則・合成抵抗・電力・交流・三相）の計算を図解で解説 →
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