アンペアとクーロンの違い

電流を測る単位には、アンペアとクーロンの2種類があります。導体の電流はアンペアで、クーロンは電荷の単位で測られる。1アンペアは、1秒間に1クーロンの電荷が流れることに相当する。電荷の量を測るクーロンとは異なり、アンペアは電荷が動く速度を測る。これがアンペアとクーロンの重要な違いである。

導体中の通電素子が電圧差に反応して導体を通過すると、導体内部に電流が発生する。水の流れが発生する例としては、パイプの中を水が流れるというのがごく一般的なものである。パイプを水平に保てばパイプ内に流れはないが、少なくともパイプにわずかな傾斜があれば、両端に電位差が生じ、パイプ内を水が流れ始める。傾斜が大きいほど電位差が大きくなり、1秒間に流れる水の量も多くなります。同様に、電線の両端の電圧差が大きければ、流れる電荷の量も多くなり、大電流が流れる。

目次1. 概要と主な違い2. アンペアとは3. クーロンとは4. 横並び比較 - アンペア vs クーロンB5. まとめ

アンペアは何ですか？

電流の単位であるアンペールは、電気力学の父と呼ばれるフランスの数学者・物理学者アンドレ・マリー・アンペールにちなんで名づけられた。つまり、アンペアは「アンペア」とも呼ばれる。

アンペールの法則とは、電流を流す2本の平行線が互いに力を及ぼし合うというもの。国際単位系（SI）では、アンペア力の法則に従って1アンペアを定義している。「アンペアとは、真空中で1メートル離れた、長さ無限、円形断面無視の平行な2本の直線導体内に保たれた場合、これらの導体間に長さ1メートルあたり2×10-7ニュートンに相当する力を発生する定電流のことである。".

図01：SIのアンペア数の定義

オームの法則によれば、電流と電圧の関係は次のようになる。

V = I x R

Rは通電導体の抵抗である。負荷が消費する電力Pは、負荷に流れる電流と電源電圧の関係から、次式のようになる。

P = V x I

アンペア量の把握に利用できる。230Vの電源ラインに接続された定格出力1000Wの電気アイロンを考えてみましょう。それを温めるために消費する電力量は、次のように計算できます。

P=VI1000 W=230 volts×II=1000/230I=4.37A

一方、アーク溶接では、1000アンペア近い電流ビームを使って鉄の棒を溶かしていく。雷を考慮すると、雷が流す電流は平均して約10,000アンペアにもなります。しかし、10万アンペアの雷も測定されている。

電流は電流計で測定します。電流計は異なる原理で動作しています。ムービングコイル電流計では、コイルの直径に沿って取り付けられたコイルに測定電流が供給されます。フレミングの左手の法則により、磁界中に置かれた通電導体には力が発生し、その力を利用して、コイルはNとSの2つの磁極の間に置かれる。そのため、取り付けられたコイルにかかる力によって、コイルはその直径の周りを回転することになる。このたわみ量は、コイルに流れる電流に比例するため、測定が可能である。しかし、この方法では、導線を断線させ、間にアンペロメーターを挟む必要があります。オペレーティングシステムではできないので、導体に物理的に接触せずに交流や直流の電流を測定するクランプオンメーターでは、磁気方式が採用されている。

図02：ムービングコイル電流計

クーロンは何ですか？

電荷の測定に用いられる国際単位系クーロンは、クーロンの法則を導入した物理学者シャルル・オーギュスタン・ド・クーロンの名前に由来している。クーロンの法則とは、2つの電荷q1、q2がrだけ離れているとき、それぞれの電荷に働く力は、次のようになる。

F=(keq1q2)/r

ここで、keはクーロン定数である。クーロン（C）は、約6.241509×1018個の電子または陽子の電荷に相当する。従って、電子1個の電荷は1.602177×10-19Cと計算できる。静電気は静電容量計で測定する。先ほどのアイロンの例と同様に、1秒間にアイロンに入る電荷の量は、次のように計算できます。

I = Q/tQ = 4.37 amps x 1 square inch = 4.37 degrees C

1回の雷光では、約15クーロンの電荷が、一瞬にして雲から地上へ3万Aを運ぶことができます。しかし、雷雲は落雷の際に数百クーロンもの電荷を帯びることがあります。

また、電池の充電量はアンペアアワー（Ah＝A×h）で測定されます。一般的な1500mAh**の電池は、1.5A×3600s＝5400Cを保持できる（理論上）。充電の意味を理解するには、1時間で1500mAを供給する電池で表現することができる。

アンペアとクーロンの違い

まとめ - アンペールとクーロン

アンペアは、静電荷を測定するクーロンと異なり、電荷の流れを測定するために使用されます。アンペアは定義上クーロンと関係があるが、アンペアの定義では電荷を用いず、電流を流す導体に働く力を用いる。これがアンペアとクーロンの違いです。

参考文献：1 雷と落雷。(n.d.). retrieved May 29, 2017 from http://hyperphysics.phy-asr.gsu.edu/hbase/electric/lightning2.html2. amper.(2017, 5月 28). 2017年5月29日、https://en.*****.org/wiki/amper3より取得。クーロン。(2017, March 24). Retrieved May 29, 2017, from https://en.*****.org/wiki/Coulomb#SI_prefix.