電車の電気の流れとは?実はレールに電気が流れていた!

電車の電気の流れとは?実はレールに電気が流れていた!

こんにちは!

疑問を持つ子

電車の電気の流れ(回路)ってどうなってるの?

悩む子

レールに電気が流れているってホント??

こんな疑問を解決します!以前に電車の動力源の電気はどこから来るのかについてお話しました。

変電所→架線→パンタグラフ→電車

の流れで電車に電気は流れてきてモーターが回転することで電車は動きます。ただ電気は片道でもらうだけ(プラス側だけ)では動かないという話でした。では電車の電気の帰り道(マイナス側)はどこでしょう?

実は電車の電気はレールに流れて変電所へ帰っていきます!

今回はそんなレールに流れる電気について解説します!電車の電気の流れについてしっかりと理解しましょう!

この記事でわかること
  • 電気は来る道(プラス)と帰る道(マイナス)がつながってはじめて流れる
  • 豆電球でもすべての線がつながっていないと光らない
  • 電車においての帰り道(マイナス)はレール
  • 電車では電車→車輪→レール→吸い上げ線→架線→変電所の順でマイナス線がつながっている

それでは、よろしくお願いします!

目次

電車の電気の流れについて

電車の変電所から来た電気を受け取り、モーターを回転させることで動きます。その後の電気はレールを通って変電所に帰っていくことで、電気回路が出来上がります!

電気はこのようにプラスとマイナスがあることで動作します。大まかな電車の電気の流れを理解したうえで、まずはマイナスについてご説明します!

電気の帰り道(マイナス)って何?

皆さんは電気にはプラスとマイナスがあることを聞いたことがあるでしょうか?

  • プラスとは電気が来る道
  • マイナスとは電気が帰る道

こんなイメージを持ってください!

なので帰り道(マイナス)がないということは、お肉を買ってきて食べる話に置き換えると

帰り道が分からない子

お肉屋さんに買いには行けたけど、帰り道が分からない
家に帰れないとお肉が食べられないよ〜

こんな状態になります!なので帰り道(マイナス)来る道(プラス)と同じくらい大切なことです!

  • 来る道と帰り道が分かってはじめてお肉が食べられる
  • 電気も来る道(プラス)と帰り道(マイナス)が繋がってはじめて流れる

ということです!このように道(電線)でつながっていることを電気回路(でんきかいろ)と言います。

では電車の動力源は?の記事と同様に豆電球の話でご説明します!

豆電球の帰り道(マイナス)

豆電球の電気回路の帰り道(マイナス)はというと、豆電球から乾電池のお尻側(マイナス側)につながる道が帰り道(マイナス)になります。

豆電球の点灯回路
豆電球の電気回路

もし実験を出来る人はぜひ試してみて欲しいのですが、この豆電球の電気回路を作成して、豆電球が光ることを確認したら、プラス側(乾電池の頭から豆電球)の線を外してみてください。

シモ

豆電球は光りません

また、マイナス側(豆電球から乾電池のお尻側)の線を外してみても

シモ

豆電球は光りません

なので一周線がつながっていてはじめて豆電球が光ることが分かると思います。

つまり道ができれば電気は電球を光らせたり、モーターを回転させることができるということです!これが電気回路の基本になります。

例えば電化製品からコンセントにつながっている線をみると2本が1束になっていると思います。これはプラスとマイナスが1本ずつあるので電化製品は動くということですね!

ではいよいよ電車の電気の流れにおける帰り道(マイナス)について考えてみましょう!

電車の電気の流れ:帰り道(マイナス)はどこにあるの?

まずは電気が来る道について

変電所→架線→パンタグラフ→電車

これが来る道(プラス)になります。帰る道は電源である変電所に帰っていかなければなりません。
ではどこが帰り道(マイナス)になっていて変電所に帰っていくのかというと、

シモ

実はレールが帰り道(マイナス)の線になっています!

電車の電気回路のマイナスはレールだった!

電車で使った電気は車輪を通してレールに流れて変電所に帰っていきます。車輪も鉄なので電気を通しやすく、レールとは常に接しているため、電気が流れる回路として成立します。レールは電車を運ぶだけでなく、電気を流す役割も持っています!

皆さんは踏切を渡る時にレールを踏んだりすることもあると思いますが、実はそこには電気が流れています!

驚く子

え!じゃあ踏切で感電するかもしれないの!?

と思った人もいるかと思いますがそれは大丈夫です!

なぜならみんな靴を履いているので、靴は電気を流しにくいのでそこで遮断されます。

万が一裸足でレールを踏んだとしても、感電しないように「アース」というものがついています。そのため、電気が全く流れないわけではありませんが、体に電気が流れてしまったとしても、気が付かないほどで影響はありません。詳しくは別の記事で解説しております。

アースがあれば感電しない!電車に乗っても感電しない理由

電気はレールから吸い上げ線を経て変電所へ流れる

話は戻って、レールに流れた電気は吸い上げ線(すいあげせん)という電線でまた架線に戻って行き、そこから変電所に帰っていきます。

電車の場合はこのような電気回路の帰り道(マイナス)ができています。

それでは全体の流れをおさらいしますと

発電所→架線→パンタグラフ→電車のモーター→車輪→レール→吸い上げ線→架線→変電所

といった流れになっており、これが電車が動くための電気回路となっています。

電車の電気回路全体のイメージ
電車が動くための電気の流れ

豆電球と規模は違うものの、電源とプラスとマイナスがあって電気回路になっていることは同じです!

これが電車が動く仕組みになります!

まとめ:電車の電気の流れを理解して、電気回路について詳しくなろう!

この記事のまとめ
  • 電気は来る道(プラス)と帰る道(マイナス)がつながってはじめて流れる
  • 豆電球でもすべての線がつながっていないと光らない
  • 電車においての帰り道(マイナス)はレール
  • 電車では電車→車輪→レール→吸い上げ線→架線→変電所の順でマイナス線がつながっている

以上がお分かりいただけたら幸いです!

ちょっと専門的で難しいと感じるかもしれませんが、まずは一つ一つを理解するよりもざっくりとでいいので全体の流れを知ることが大切です!

電車が動く仕組みの全体像をつかむためにはこちらの記事を読んでみましょう!

それでは、ありがとうございました!

電車を好きになろうブログでは、鉄道マン歴10年の筆者が鉄道に関することを記事にしております。

ぜひ他の記事と合わせて鉄道に興味を持っていただけたら幸いです!

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