電気回路とは｜定義・構成要素・ACとDCの違いをわかりやすく解説
電気回路とは、電圧源や電流源からの電子が流れる経路のことです。電気回路は、電気エネルギーを供給源から消費側（負荷）へ届け、再び供給源へ戻る一連の道筋を形作ります。家庭や工場、電子機器の内部など、あらゆる電気設備で回路の仕組みが使われています。
電子が電気回路に入る点は「ソース（源）」と呼ばれ、回路から出る点は「リターン（戻り）」または一般に「接地（グラウンド）」と呼ばれます。電子が回路の経路を一周して元のソースに戻ることで電流が流れ続けます。回路内で電子の始点から元の場所に戻るまでの間の部分をまとめて回路の「負荷」と呼びます。
電気回路の負荷には、冷蔵庫やテレビ、ランプなどの家電製品のように単純なものから、水力発電所の出力にかかる負荷のように複雑なものまで様々あります。負荷は電力を消費して仕事（光を出す、モーターを回す、熱を出す等）を行います。
回路で使われる電力は主に2種類に分かれます。すなわち、交流（AC）と直流（DC）です。交流は一般に周波数（例えば家庭用では50Hzまたは60Hz）を持ち、発電所からの送電や大型の電動機の駆動に使われます。直流は電圧や向きが一定で、バッテリー駆動の自動車や携帯機器、電子回路などに用いられます。コンバーター（整流器・インバータ）により、交流を直流に、またその逆にも変換できます。特に長距離の送電などでは高圧直流（HVDC）が用いられることがあります。
電気回路の基本構成要素
- 電源：回路に電圧・電流を供給する部分（電池、発電機、電源装置など）。電圧や電流という量で表されます。
- 導体（配線）：電流が流れる経路。銅線やアルミ線が一般的です。
- 負荷：電力を消費して仕事をする機器（モーター、ランプ、抵抗など）。
- スイッチ・制御素子：回路のオン／オフや動作制御を行う部品。
- 保護装置：ヒューズやブレーカー、サージ保護など、過電流や異常時に回路を守る装置。
- 受動素子：抵抗（R）、コンデンサ（C）、コイル（L）など。回路の振る舞い（電圧降下、フィルタリング、エネルギー蓄積など）を決めます。
- 計測器：電圧計、電流計、マルチメータなどで回路の状態を測定します。
基本法則（簡単なまとめ）
- オームの法則：V = I × R（電圧V、電流I、抵抗R） — 多くの回路設計の基本になります。
- キルヒホッフの法則：回路内の電流と電圧の保存則。電流の総和（節点則）や電圧の総和（閉路則）を使って回路解析を行います。
直列回路と並列回路
- 直列回路：部品が一列につながっている回路。電流はどの要素も同じだが、電圧は要素ごとに分配されます。
- 並列回路：部品が枝分かれしてつながっている回路。電圧は各枝で同じだが、電流は枝ごとに分かれます。家庭用の配線は多くが並列接続です（個々の家電が独立して動作できるため）。
ACとDCの違い（もう少し詳しく）
- 波形：ACは正弦波などの周期的な波形をとり、電圧や電流が時間とともに変化します。DCは時間的にほぼ一定です。
- 用途：ACは送電・家庭用コンセント・大型モーター駆動に適し、DCは電子機器・バッテリー駆動・一部の工業用途に適しています。
- 変換：整流（AC→DC）やインバータ（DC→AC）で相互に変換可能。電力変換には整流器、平滑コンデンサ、インバータ回路などが用いられます。
- 送電：長距離・大容量では損失低減のために高圧直流送電が採用される場合があります。
安全対策と実務上の注意
- 作業前は必ず電源を切り、可能なら回路を放電してから触れます。
- 接地（グラウンド）を正しく取り、漏電遮断器や適切なヒューズ・ブレーカーを使用します。
- 高電圧や大電流を扱う場合は専門資格や保護具が必要です。
- 測定器を使うときは測定レンジや接続方法を正しく設定してください（直列・並列の接続法、適切なプローブなど）。
まとめ（実用的な視点）
電気回路は「電源」「導線」「負荷」を基本に、スイッチや保護素子、受動・能動素子が組み合わさって構成されます。交流と直流にはそれぞれ特徴と用途があり、必要に応じて変換して使います。安全対策と基本的な法則（オームの法則、キルヒホッフの法則）を押さえておけば、家庭の配線から電子工作、産業用設備まで幅広く理解・設計が可能です。
電子回路
電子回路は通常、直流電源を使用します。電子回路の負荷は、数個の抵抗、コンデンサ、ランプのような単純なもので、カメラのフラッシュを生成するためにすべて一緒に接続されている場合があります。あるいは、電子回路は、何千もの抵抗、コンデンサ、およびトランジスタを接続した複雑なものになることもあります。コンピュータのマイクロプロセッサのような集積回路である場合もあります。
抵抗器などの回路素子は、直列に接続しても並列に接続してもよい。直列回路での抵抗は、抵抗の和です。
実験用電子回路
回路・配線図
回路図や配線図とは、電気回路を視覚的に表示したものです。電気回路や電子回路は複雑になることがあります。回路の負荷になっているすべての構成部品の接続を図面にすることで、回路の構成部品がどのように接続されているかを理解しやすくなります。電子回路の図面を「回路図」といいます。電気回路の図面を「配線図」といいます。他の図と同じように、通常は製図者が描いて印刷します。また、専用のソフトウェアを使用してデジタルで作成されることもあります。
回路図とは、電気回路の図のことです。回路図は、回路の本質的な接続をグラフィカルに表現したものですが、回路の実物そっくりの描写ではありません。回路図では、回路の構成要素を表すためにシンボルを使用します。電気の流れを表現するために、回路図では慣例が使用されています。私たちが使用する一般的な慣習は、正から負への端子です。現実的な電気の流れ方は、マイナスからプラスの端子になります。
回路図には、誰もが知っている特別な記号が使われています。図面上の記号は、抵抗器、コンデンサ、絶縁体、モーター、コンセントボックス、照明、スイッチなどの電気・電子部品がどのように接続されているかを示しています。作業者が回路が正しく動作しない理由を見つけようとするときに、この図は大きな助けとなります。
サーキットブレーカー
電気回路や電子回路に流れる電流は、コンポーネント部品が故障すると急激に増加することがあります。これにより、回路内の他の部品に深刻な損傷を与えたり、火災の危険性が生じたりすることがあります。これを防ぐために、ヒューズまたは「サーキットブレーカー」と呼ばれる装置を回路に配線することができます。回路内の電流が高くなりすぎると、サーキットブレーカーが回路を開き、または「遮断」します。これにより保護を与えます。
グランドフォールト割り込み（G.F.I.）装置
電気・電子回路の標準的な戻りは、アースアースです。電気・電子機器が故障した場合、その機器はリターン回路をアースアースに開放することがある。その機器の使用者は、回路のアースアースではなく、使用者の身体を介して電子の戻り経路を提供することで、機器の電気回路の一部になってしまう可能性があります。私たちの体が電気回路の一部になると、使用者は重度のショックを受けたり、感電死したりする可能性があります。
感電の危険と感電の可能性を防ぐために、地絡遮断装置は、接続された電気または電子機器のアースへの開回路を検出します。アースアースへの開回路が検出されると、G.F.I.デバイスは直ちにデバイスへの電圧源を開きます。G.F.I.装置はサーキットブレーカーに似ていますが、回路部品ではなく人間を保護するために設計されています。
短絡
短絡回路とは、使われていない電源に戻ったり、出したのと同じ電力で戻ったりする回路のことです。これを使うと通常はヒューズが切れますが、そうでない場合もあります。バッテリーでこれを行うと、電気火災を引き起こす可能性があります。
質問と回答
Q:回路とは何ですか?
A:回路部品で構成され、電圧源や電流源からの電子が流れる閉じた経路のことです。
Q:回路の2つの種類は何ですか?
A:電気回路と電子回路です。電気回路は抵抗、コンデンサ、インダクタなどの電気部品で構成され、電子回路はダイオード、トランジスタなどの電子部品で構成される。
Q:電子が電気回路に入る点を何というか?
A:電子が電気回路に入る点を電子の「源」と呼びます。
Q:電子が電気回路から離れる点を何というか?
A:電子が電気回路から離れる点を「リターン」または「アース・グラウンド」と呼びます。
Q:電気回路のどの部分が、始点と帰路の間にあるのか?
A:電子の始点と始点に戻る点の間にある電気回路の部分は、電気回路の「負荷」と呼ばれています。
Q:回路で使われる2種類の電気は何ですか?
A:回路には、交流（AC）と直流（DC）の2種類の電気が使われています。ACは大型家電やモーターに、DCはバッテリー駆動の自動車やその他の機械・電子機器によく使われています。
Q: 交流を直流に、または直流を交流に変換するにはどうしたらよいのでしょうか?
A コンバーターによって、交流を直流に、または直流を交流に変換することができます。高圧直流送電には大きなコンバータが使われています。
