ロボコンにおける回路技術 ~電気・電子の基礎①~

どうも、Cilviaです。ロボコン中国地区は残念ながら初戦敗退となってしまいました。詳細はまた別に記事にしますので、もうしばらくお待ちください。

さて、ちょっとした思い付きで主にロボコンで私が使っている技術に関して、自分のためにもまとめをしたいなと思いました。というわけで、今回は回路の基本、電気電子の基礎に関するところを書いていこうかと思います。

はじめに

まず、電気って何でしょうか？

なんかよくわからないけど、光になったりモーターを動かしたりするものという認識はあるかもしれません。実際のところそんなもんです。だって、目には見えませんから。

しかし中学校になると、電気は電子の動きだということを習ったと思います。ロボコンの回路ではその考え方が必要になる場面も出できます。心の中に留め置いてください。

電圧

電圧（でんあつ、voltage）とは直観的には電気を流そうとする「圧力のようなもの」である。単位としては, SI単位系(MKSA単位系)ではボルト(V)が使われる。電圧を意味する記号には、EやVがよく使われる。電圧は電位差ないしその近似によって定義される。
引用 -Wikipedia

ということらしいです。つまるところ電圧は電位差、基準とした電圧(よくグラウンドとか電源の-端子とか言われてる)からどれだけ電圧が高いか、ということを数値にしたものです。単位は[V](ボルト)です。下図参照。

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ここで大事なのは、電圧はあくまで基準とした電圧(電位)との差で表されることです。つまり、電源の違う２つの回路同士で信号をやり取りするときに、電圧は等しくても基準(0V)が違ったためにうまくいかないことがあります。むしろ壊れるかも……

こういう場合は２つの回路同士のグラウンドをつなげてやることで解決できたりします。

電流

電流（でんりゅう、英: electric current^{[注 1]}）は、電子に代表される荷電粒子^{[注 2]}の移動に伴う電荷の移動（電気伝導）のこと、およびその物理量として、ある面を単位時間に通過する電荷の量のことである^[1]。電流の向きは「正の電荷が流れる向き」として定義されている。しかし電子は負の電荷であり、電子の流れと電流は逆向きである。

(中略)

狭義には、電位差によって引き起こされる荷電粒子の流れのことを言う。
引用 -Wikipedia