電圧の基本的な定義
電圧とは、ある点から別の点へ単位電荷を移動させるために必要な電気的なポテンシャルエネルギーの差、すなわち2点間の電位差のことです。直感的には、電荷を「押す」働き、または電荷が持つ位置エネルギーの差と考えられます。ただし注意点として、電圧は力（力学的なニュートン）ではなく、エネルギー（ジュール）を電荷（クーロン）で割った量です。電圧があると、それに応じた道が開かれている場合に電荷が移動し、その移動が電流となります。
単位と表記
電圧の国際単位はボルト（記号は大文字のV）で、名前はアレッサンドロ・ボルタに由来します。定義としては、1ボルトは1クーロンあたり1ジュール（1 V = 1 J/C）です。日常的には「電圧が9ボルト」などと表現します。ボルトはあくまで測定のための単位であり、電圧そのもの（電位差）と混同しないようにしましょう。
数式では電圧を大文字のVや小文字のvで表すことがあります。基本的な関係式の一つにオームの法則があります：
一般的に電気回路では、
または v = ir {displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}}}
などと表されます。電気技師は電圧の記号に 
を使うこともあります（例：
）。
電圧は常に2点間で測る
電圧は本質的に相対量であり、必ず2点間の差を表します。たとえば、バッテリーの+端子と−端子の間、回路のある点と大地（アース）との間、あるいは回路内の任意の2点の間で測定されます。家庭用電源では国や地域によって標準電圧が異なり、米国では一般に約120V（電線から接地まで）、多くの欧州諸国や日本の一部では230V前後が使われます。
直流（DC）と交流（AC）
電圧には主に2種類があります：
- 直流電圧（DC）：極性が一定で時間的にほぼ変化しません。代表例は乾電池や直流電源。
- 交流電圧（AC）：極性と大きさが時間とともに周期的に変化します。家庭用のコンセント電源は交流で、周波数は米国が60Hz（1秒間に60周期）、多くの欧州や日本では50Hzです。
交流の場合は実効値（RMS値）で電圧を表すことが多く、商用電源の「230V」はその実効値です。実効値とピーク値の関係は波形によります（正弦波ならVrms = Vpeak/√2）。
電圧と電流、電力の関係
電圧は電流を生み出す原因となりますが、実際に電流が流れるためには回路が閉じていて電荷が流れる経路が必要です。高い電圧が存在していても、回路が開いていれば電流はほとんど流れません。逆に小さな電圧でも回路の抵抗が低ければ電流は大きく流れます。
基本関係式：
- オームの法則：V = I × R（電圧 = 電流 × 抵抗）
- 電力：P = V × I（消費または供給される電力は電圧と電流の積）
電圧の発生源と内部抵抗
電圧を作る代表的な装置には、電池（化学的起電力＝起電力（EMF））、発電機、電源装置などがあります。実際の電源には内部抵抗があり、負荷が接続されると端子電圧は開回路時の起電力より低くなります（内部抵抗に電流が流れるため）。そのため、仕様では「開回路電圧（no-load voltage）」と「負荷時の動作電圧」を区別することが重要です。
測定方法と注意点
- 電圧は通常、ボルト計（ヴォルトメータ）を使って測定します。ボルト計は測定対象に並列に接続し、高い入力インピーダンスを持つことが望まれます（回路に影響を与えないため）。
- 安全性：電圧そのものが危険なのではなく、電流が人体を通ると危険です。高電圧でも回路が閉じておらず十分な電流が流れない場合、危険は少ないことがあります（例：高圧送電線に止まっている鳥）。しかし、感電の危険は状況により大きく変わるため、決して高電圧に近づいたり触れたりしてはいけません。
- 絶縁、接地、および適切な保護具（手袋、工具、隔離装置など）を使用することが重要です。
実例と応用
- 乾電池（単3など）の電圧は約1.5V。電池を直列に繋げば電圧は加算され、並列に繋げば容量（電流供給量）が増えます。
- 家庭用のコンセント（AC）は、照明や家電を動かすための電圧を供給します。多くの電子機器は内部でACをDCに整流して使用します。
- 電子回路設計では、必要な電圧レベル（例えば5V、3.3Vなど）を安定して供給することが重要で、電圧のリップル、ノイズ、レギュレーション（電圧変動）を考慮します。
まとめ（ポイント）
- 電圧 = 2点間の電位差。単位はボルト（V）。1 V = 1 J/C。
- 電圧は電流を流す"原因"になり得るが、電流が流れるには回路が閉じている必要がある。
- 直流（DC）と交流（AC）があり、ACは周波数と実効値の概念が重要。
- 測定時はボルト計を並列に接続し、安全対策を必ず行う。
