PART1　電気回路の素朴な疑問

プロローグ

• 電気力　最新科学でも解明できない電気の正体

電気の由来

• 雷電之気　電気はいつから「電気」だったのか
• 電荷　プラスとマイナスはいつ誰が決めた？

電気の正体

• 摩擦電気　物をこするとなぜ髪の毛が引っ付くのか
• 荷電粒子　「電荷」に取りつかれた電子と陽子
• 光子　最新の科学では何がわかっているのか
• クーロンの法則　離れた2つの電荷に働く力
• 電位差（電圧）と電流　なぜ電気は「流れる」のか
• 電子とイオン　電流の実体は何か（1）
• ホール（正孔）　電流の実体は何か（2）

電気の疑問

• 電流の伝搬　電子（電荷）の移動速度は意外に遅い？！
• 導体，絶縁体，半導体　電気が流れる物質かどうかの違いは何？
• 電流の3大作用　電流が流れると何が起こるのか
• 電気の閉回路　電気は流れてどうなってしまうのか

PART2　電気と磁気の深い関係

磁気の正体

• 電子スピン　磁力が発生するのは電子の仕業

電流と磁気

• 電流の電磁作用　電流が流れると近くの磁針が動くわけ
• ソレノイドと電磁石　電気で磁石をつくる
• 電界と磁界の強さ　磁力や電気力の強さを表す単位
• 電磁誘導現象　電流で磁界が発生するなら，その逆もあり？
• マクスウェルの電磁方程式　電界と磁界を統一した4つの基本式　0

電磁力の応用

• フレミングの左手の法則　磁石と電流から運動が起こる
• フレミングの右手の法則　磁界の中で導線が動くと電流が流れる
• 電動機と発電機　電動機と発電機は双子の兄弟

電磁波の伝搬

• 変位電流　電子が流れなくても電流が流れる
• 電磁波　電磁エネルギーは空間を伝わる
• 電波と光　電磁波と電波は別ものなのか？
• アンテナ　なぜアンテナの形はいろいろあるのか
• 電波の性質　スカイツリーはなぜ建てられたのか
• 電離層　電波が地球の裏側まで届くのはなぜ？

PART3　電気をつくる

電気をつくる

• 発電，起電力　電気以外のエネルギーを電気に変える
• ボルタ電池　イオンの化学反応で電気をつくる
• 電池　電池の性能を良くするにはどうする？
• 三相交流発電機　発電所の発電機は3系統の電気をつくる
• 周波数　発電機の回転数が周波数を生む
• 発電所の形式　何の力で発電機を回すのか
• ベストミックス，スマートグリッド　電気を無駄なく安定供給するしくみ
• 電気の質　電気にも品質の良し悪しがある？

電気を送る

• 送電　どうして3本の電線で電気が送れるのか
• 送電設備　どうして電気は高圧交流で送るのか
• 変圧器　電圧を変える電気機器

電気を届ける

• 配電　使い勝手のよい電気を需要家に供給する

注目の発電システム

• 太陽光発電　太陽光エネルギーを電気に変える
• 燃料電池　水素と酸素で電気を生みだす
• 熱電変換素子　ゼーペック効果で熱から直接電気を生む（半導体）
• 高速増殖炉　燃やすと燃料が増える夢の発電方式

PART4　電気回路の基礎

回路の基礎

• 部品と回路　電気回路と電子回路はどこが違うのか
• 電源と負荷　回路のエネルギー源と消費側
• 直流と交流　交流の大きさを表す「実効値」って何？
• 抵抗　電流を妨げる「抵抗」とは何か
• オームの法則　電圧・電流・抵抗の関係
• 分圧と分流　抵抗の直列接続と並列接続の役割は？
• 電力とジュール熱　電気のエネルギー量はどうやって表すの？

回路素子

• 主要3素子　電気回路の3つの主要素子
• コンデンサ　絶縁体の分極を利用して電気を蓄える
• コンデンサの交流電流　コンデンサに流れる電流は電圧より進む
• コイル　電流の変化で逆起電力が発生する
• コイルの交流電流　コイルに流れる電流は電圧より遅れる

交流回路

• 位相　波のずれ具合を表す角度
• インピーダンス　交流回路での素子の抵抗成分
• 交流電力　コンデンサとコイルは電力を消費しない
• 力率　位相のずれで発生する電力の無駄づかい
• 進相コンデンサ　力率の低下はコンデンサで改善する

電源回路

• AC-DCコンバータ　電子回路駆動用の直流電圧をつくる
• 電源トランス（変圧器）　必要な電圧に変換する回路　
• 整流回路　ダイオードで一方通行の流れをつくる
• 平滑回路　波形の凸凹を平らにならす
• 安定化回路　安定した直流電圧をつくる
• スイッチング電源　小形で効率のよい電源回路

電力制御

• スイッチング素子（トランジスタとFET）　小さな電流で大きな流れを制御する
• スイッチング素子（サイリスタ）　電力を制御して調光や温度の調節をする

PART5　電気を利用する

電気を光に変える

• 熱放射とルミネッセンス　電気で光るしくみは2つ
• 白熱灯　設備が簡単，しかし効率の悪さが難点
• 白熱灯の種類　用途に合わせて上手に電球を選ぶ
• 蛍光灯　熱損失が少ない高効率の光源
• インバータ式蛍光灯　家庭用交流を高周波に変換して点灯
• HIDランプ　封入金属ガス圧を高めた高輝度発光灯
• 発光ダイオード（LED）　小型省電力で長寿命な光源
• LED電球　コストパフォーマンスが普及の鍵
• 有機EL　LEDと同じ電界ルミネセンス発光源

電気を熱に変える

• ヒーターの種類ジュール熱で加熱する抵抗加熱
• IHヒーター　電磁作用で鍋底から発熱させる
• 電子レンジ　食品中の水分子を振動させて加熱する
• ヒートポンプとエコキュート　電気を利用して大気の熱を汲み上げる

電気で冷やす

• エアコン　冷暖房切り替えの主役は四方弁
• ペルチェ素子　CPU冷却や卓上クーラーで活躍中

電気で動力を生む

• 整流子モーター　高速回転できて回転力の制御が簡単
• ブラシレスモーター　音が静かで省エネ機器に採用が増える
• 誘導モーター　回転する磁界に合わせて導体が回る
• 三相誘導モーター　簡単に回転磁界がつくれる三相交流
• 単相誘導モーター　家庭用の単相電源で回転力を生む
• 同期モーター　電源周波数に回転数がピタリ一致する

PART6　動力を制御する

モーターの回転制御

• インバータ制御　電源の周波数を変えて回転数を制御する
• ステッピングモーター制御　回転角度を正確に制御する

モーターの運転制御

• 直入れ始動法（全電圧始動法）　定格出力5kW以下のモーター始動用
• スターデルタ始動法　始動電流を抑えて設備負担を減らす
• 電磁開閉器　モーターを制御するためのリレー装置
• 正転逆転回路　電線3本のうち2本を入れ替えて逆転
• スターデルタ始動回路　時限継電器で巻き線接続を切り替える

自動制御

• シーケンス制御　電気回路の制御対象は多岐にわたる
• シーケンス制御機器　シーケンス制御に使う機器とスイッチ
• シーケンス図　シーケンス制御回路の設計図

PART7　電気の安全対策と電気計測

屋内配線の安全対策

• 電源極性　交流なのに極性がある？
• 分電盤　安全確保に不可欠な機器の収納箱
• 過電流遮断器　過大電流から電路（電線）を守る
• 漏電遮断器　電気の事故を間際で防ぐ
• 接地　感電防止と電子機器のノイズ遮断
• 避雷器（バリスタ）　雷サージから電子機器を守る

電気を測る

• 可動コイル形メーター　直流計測が簡単で高感度，正確
• 可動鉄片形メーター　丈夫で安上がりに交流電流を測る
• 電流力計形メーター　電力や力率を測る
• 誘導形電力量メーター　アルミ円盤の回転数で使った電力を測る
• 時間区分形電力量メーター　電気料金の異なる時間帯を分けて測る
• 変流器　大電流を安全に測る
• デジタル計器　A-D変換器で測定値を数値化する