科学技術を支える理論に電気理論がある。しかしその技術概念は物理的な意味を追究すれば、極めて曖昧なものである。技術と物理学理論との関係を明らかにすることが、明日への学問に必要であると考える。今回は『電圧』と言う科学技術の概念を、電圧計が何を計っているかについて考えることによって、少しでも明らかに出来たらと思う。電流と電圧の正体で述べた事であるが、少し補足の意味で追加する。
無負荷時の回路を示す。電圧計の内部は電気回路である。直流の電圧計は可動コイル型計器である。電流計が導線内を流れる『電流』等を計っていないと同じく、電圧計も『電圧』など計ってはいないのだ。電圧計にも図のように『電流』が流れているように表現する。電流 iv の値で電圧計の表示値が決まる。
電圧計も電流計も内部の電気的回路構成は全く同じものである。磁石の中に回転する可動コイルが支持されている。その軸に制動バネ（コイルの回転を妨げるバネ）と電圧値の表示用指針が固定されている。軸受で、軸がコイルと共に回転する。その回転力がトルクτである。コイルに電流が流れるという意味は、コイル導体の周辺にエネルギーが貯蔵されることを表していて、そのエネルギー量を表現していると解釈すれば良い。アンペアーの法則やフレミングの法則で電気理論では解説されるが、本質は単にエネルギーの自然現象である。それを電磁エネルギーと言うインダクタンスLv内の貯蔵量として理論で説明されているのである。そのエネルギーの状況をどのように認識するかが重要なのである。磁石内の空間ギャップには磁石自身が造るエネルギー流が存在する。そこに可動コイルの貯蔵エネルギーが追加されれば、エネルギー流間での相互干渉が起こる。図にギャップエネルギー流とした。そのエネルギー流間の相互作用が力の『近接作用』と言うものである。水の流れで、互いに接する間の水流は相互作用をし合う訳である。それと少しも変わりの無い現象である。水の流れは目に見える。しかし、電磁エネルギー流（熱や光のエネルギーの流れ）は目に見えない。目に見えなくても、自然の現象は同じであるという極めて単純性がその本質なのである。人間が自然を解釈するのに、勝手に複雑に考えているだけなのである。ただ、空間を流れるエネルギー流の間の相互近接作用力をどのように数式で表現すれば良いかは、実験的に評価できないままである。
電圧計が指示する計測量の意味を最初に挙げた無負荷回路との関係で、数式で示せば、ファイルのようになろう。
(2015/06/23)追記。線路電圧の新しい概念解釈を示しておこう。エネルギーで観る線路電圧 。
Yoshihiraのスペース 