【小学生でもわかる】短絡 (ショート)とは?わかりやすく解説

【小学生でもわかる】短絡 (ショート)とは?わかりやすく解説電気の知識
アイキャッチの答え A:短絡
シバ男
シバ男
  • 電気が短絡(ショート)ってどういうこと?
  • よく聞くんだけど、ハッキリなんなのか分からない。
  • わかりやすく解説して欲しい。

こんな疑問にお答えします。

 

本記事の内容
  • 電気の短絡とは? わかりやすく解説

この記事を書いてる僕は、第三種電気主任技術者の資格を取得。

電気関連の会社に15年以上勤めてます。

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電気の短絡とは? わかりやすく解説

電気の短絡とは、わかりやすく解説

短絡:電位差のある2点を、抵抗が非常に小さい導体(電線)で接続すること

短絡はショート、又はショート回路とも言います。

言葉ではなかなか理解しにくいかと思いますので、図を使って解説していきますね。

シバ男
シバ男

電位差?抵抗?導体?ナニソレ。。

まーち
まーち

まず、短絡してない状態から見ていきましょう

✔短絡してない状態(正常) 

電気の流れ解説

家のコンセントには、電気(電圧:100V)が送られてきてるのは、ご存じかと思います。

コンセントに電子レンジ(抵抗)を繋げると、電気が流れて(電流)電子レンジが動く

これが短絡してない状態。電化製品を使ったときの正常な電気の流れです。

まーち
まーち

ここまではOKかと思います。

シバ男
シバ男

うん。何となくわかる

✔オームの法則で表すと

オームの法則:電気の「電圧」と「電流」と「抵抗」の関係を表したもの
※V(電圧)=I(電流)×R(抵抗) 又は、I=V÷R、R=V÷I

「突然何の話し?」って方も多いかと思いますが、オームの法則を絡めるほうが理解しやすいので、騙されたと思って聞いて下さい..。

先ほどの、電化製品(電子レンジ)を使ったときの正常な電気の流れを、オームの法則で表すと↓

  • 電圧:コンセントの電気100[V]
  • 抵抗:電子レンジの抵抗10[Ω]
  • 電流:電子レンジに10[A]の電流が流れて動く

こんな感じ。

コンセント(100V)に、電子レンジ(10Ω)を繋げると、電流(10A)が流れて電子レンジが動く。

ということになります。

シバ男
シバ男

これ短絡と関係あるの?

まーち
まーち

まあまあ、慌てないで!

 

✔今度は電子レンジの代わりに銅線を繋いでみる

短絡コンセントに銅線

短絡(ショート)して超大電流が流れる
※絶対にコンセントに銅線を繋がないで下さい!!

電子レンジの代わりに長さ10㎝の銅線を繋げると…。短絡することになります。

銅線は電子レンジと違って、抵抗が限りなく0[Ω]に近い値で、電気も流しやすい導体です。

抵抗が小さい導体(電気が流れやすいもの)をコンセントの両端に繋げると、電位差のある2点を繋げることになるので、短絡して大きな電流が流れます。

シバ男
シバ男

なんで銅線だと大きい電流が流れるの?

まーち
まーち

銅線は「抵抗」が小さいからだよ

 

✔さっきのオームの法則を使って計算

抵抗10Ωの電子レンジ

  • 100[V]÷10[Ω]=10[A]

抵抗0.001の銅線(短絡状態)

  • 100[V]÷0.001[Ω]=100000[A]

銅線を繋ぐと、これくらい大きな電流が流れることに…。

大きな電流がながれると、電線や電化製品は電流に耐えきれず、故障して火が出たりします。

熱で電線も溶けたりするので、大変危険です。

シバ男
シバ男

めっちゃ危険!!じゃあ、延長コードを繋げても短絡しないのは何故?

まーち
まーち

電位差のある2点を繋げてないからだよ

 

✔延長コードは電位差がある2点を繋げてない

延長コード

この図のように、延長コードはコンセントの右側と左側を延長しているだけなので短絡状態にはなりません。

シバ男
シバ男

なるほど!そういうことか

まーち
まーち

電位差も解説しておくね

 

✔電位差とは?

電位差というのは、基準から見たときの電圧の値のことで、アース0Vを基準とします。

下図のように、「電位100V」と「電位0V」では、「電位の差が100ある」ので、この2点を繋げると100V流れることになります。

この差を電位差(電圧)と言います。

電位差のイラスト

なので、電位100Vと電位100V(コンセントの右側とコンセントの右側)を繋げても、電位差は0なので、短絡にはなりません。※危険なので、実際には試さないで下さい

僕の説明が下手で「よくわからない」って方は、コンセントの右側と左側では電位に差があると思って頂けたらOKです。「左側:0V ,右側:100V」

まーち
まーち

短絡は、抵抗が小さい導体(電気が流れやすいもの)で、電位差のある2点を繋げた状態をいいます。

シバ男
シバ男

なるほどね~。でもさ、大きな電流が流れたら何で火や熱がでるの?

 

✔電流が流れると熱が発生する

短絡すると電流が流れ熱が発生

図のように電子レンジ(抵抗)に電流が流れると熱が発生

抵抗に電気を流すことで、電気エネルギーが熱エネルギーに変わります。

この関係を表した法則が「ジュールの法則」

ジュールの法則:抵抗[R]に電流[I]が[t]秒流れたときの発熱量[Q]

Q=R×I×I×t[J] ※単位:J (ジュール)

シバ男
シバ男

えーっと。もう大丈夫かな…。意味不明

まーち
まーち

ようするに、電流が大きくなると「熱量も一緒に増える」ということ

 

✔電子レンジと銅線の熱量(1秒)

  • 電子レンジ:10[Ω]×10[A]×10[A]×1[秒]=1000[J]
  • 銅線:0.001[Ω]×100,000[A]×100,000[A]×1秒=10,000,000[J]

こんな感じです。

1ジュールがどれくらいの熱量か、ウィキペディアさんに尋ねると、1000Jの熱量で3gの氷を溶かせるぐらいらしい。

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

まーち
まーち

銅線を繋げると氷30㎏を溶かせる熱量が発生することになる

シバ男
シバ男

めっちゃ熱でるじゃん

 

✔この熱量に電線や電化製品は耐えられない

大電流もそうですが、10,000,000[J]もの熱を想定して、電化製品や電線は作られてないので…。

短絡が生じたら、簡単に故障して火が出ます。

火傷や感電の危険、住宅火災も起こり得ますので、大変危険というわけです。

大きな電流が出たら危険な理由

  • 高熱により電化製品や電線から火が出て、住宅火災
  • 大電流や高熱で、電化製品が故障して感電する
シバ男
シバ男

短絡がどういうことか、わかったよ

まーち
まーち

ちなみに、もし家で短絡しても、安全装置(ブレーカー)が働いて、強制的に電気を落としてくれるようになってますので、ご安心を!

ブレーカーについては、また記事を書きますね。

 

まとめ|【小学生でもわかる】短絡 (ショート)とは?わかりやすく解説

まとめイメージ画像

今回は、短絡(ショート)とは何か?解説致しました。

短絡:電位差のある2点を、抵抗が非常に小さい導体(電線)で接続すること

短絡は非常に危険ですので、興味本位でコンセントに物を突っ込むのは絶対ダメ

まーち
まーち

軽い怪我では済まないので絶対に止めて下さい

 

というわけで今回は以上になります。

この記事が参考になると嬉しいです。

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