電気はどこで生まれ、どう届く？発電の仕組みを図解でわかりやすく解説。火力・水力・太陽光など主要な発電方法と家庭でできる実験も紹介。
「電気って、どこで作られているの？」「どうやって家まで届くの？」
そんな素朴な疑問を、図解を使ってわかりやすく解説するのが本記事です。火力・水力・太陽光などの発電のしくみから、電気が生まれる原理である“エネルギー変換”まで、小学生から大人まで理解できるよう丁寧に整理しました。また、家庭でできる簡単な発電実験や、未来のエネルギー技術にも触れています。私たちの生活を支える電気の仕組みを知ると、毎日の見え方が少し変わります。ぜひ図と一緒に読み進め、電気の世界を楽しんでください。
電気はどこから来る？まず“電力とエネルギー”の基礎を理解しよう
電気は、私たちの暮らしを支える欠かせないエネルギーです。
テレビ・冷蔵庫・エアコン・スマホの充電など、ほぼすべてが電力によって動いています。
しかし、「電気はどうやって作られているの？」「どこから家に届くの？」と聞かれると、意外と説明できない方が多いのではないでしょうか。
ここでは、発電のしくみ・電力の流れなど、まず最初に知っておくべき 基礎の部分 をやさしく図解で解説します。
電気とは何か？“目に見えないエネルギー”をわかりやすく解説
電気とは、電子（でんし）が動くことで生まれるエネルギーのことです。
普段は見えませんが、電気はつねに“流れる向き”と“強さ”を持って動いています。
◆ わかりやすいイメージ
- 電気の流れ＝「水道の水の流れ」に似ている
- スイッチON → 電気が流れて家電が動く
- スマホ充電＝電気が小さなバッテリーに“たまる”
◆ 要点まとめ
- 電気は電子の動きで生まれる
- 目に見えないが「流れ」「強さ」がある
- 暮らしの中のあらゆるものを動かしている
電気の流れのイメージ図
（電池 → 電線 → 電球の順に矢印で流れを示す）
発電の仕組みは全部同じ？電気をつくる基本プロセス
発電所は世界中にたくさんありますが、実は“電気をつくる仕組み”はほとんど同じです。
そのしくみは、**「タービン（羽根車）を回す → 発電機が電気を作る」**という流れです。
◆ 電気が生まれる基本プロセス
- 「熱」「水の力」「風」「光」などのエネルギーを使う
- タービン（羽根）をぐるぐる回す
- タービンにつながった発電機が回転
- コイルと磁石の働き（電磁誘導）で電気が生まれる
◆ 具体例
- 火力発電：燃料でお湯をわかし蒸気でタービンを回す
- 水力発電：落ちる水の力で水車を回す
- 風力発電：風が直接タービンの羽を回す
「共通する発電の仕組み」
（エネルギー → タービン → 発電機 → 電気）
私たちの家庭に届くまで：電力の流れを図解で理解する
発電所で作られた電気は、そのまま家庭に届くわけではありません。
とても高い電圧で送られ、変電所で何度も“電圧を調整”しながら安全な状態で運ばれています。
◆ 電気が家に届くまでの流れ
- 発電所：電気をつくる
- 送電線（高い鉄塔）：高電圧のまま遠くまで運ぶ
- 変電所：電圧を下げて安全な強さにする
- 配電線：町へ流れる
- 家庭：コンセントから使える電力に
◆ たとえ話
- コーヒーを“濃縮→薄めて飲みやすくする”のと似ている
- 電圧も“作るときは強く→家庭では弱く”することで安全に使える
電気の流れの全体図
（発電所 → 送電線 → 変電所 → 家庭を矢印で示す）
電気が届く仕組みを図解した関連記事
なぜ発電が必要？エネルギーと生活の関係を知る
私たちは、生活のあらゆる場面で電気を使っています。
発電が止まれば、照明・冷蔵庫・信号・病院の設備など、多くのものが止まってしまいます。
◆ 発電が必要な理由
- 冷暖房・照明・スマホなど 生活インフラの維持に必要
- 工場・交通機関・オフィスなど 社会全体が動かなくなる
- 医療・通信など 命に関わる設備が停止する恐れ
◆ 例：大規模停電では何が起きる？
- 冷蔵庫が止まる → 食べ物が傷む
- 信号が消える → 交通が混乱
- 病院の電源が危険 → 非常用発電に切り替わる
「電気と生活のつながり図」
（家庭・学校・病院・交通などに電力が供給されるイメージ）
主要な“発電の仕組み”を図解で解明：火力・水力・太陽光・風力など
電気はさまざまなエネルギー源から生み出されますが、基本の流れは
「エネルギー → タービン（回転） → 発電機 → 電気」 という共通の構造です。
ここでは、代表的な発電方式を図解イメージとともに分かりやすく解説します。
小学生・中学生でも理解できるようにしつつ、科学的な正確性も大事にしています。
火力発電はどう動く？タービンと熱エネルギーの関係
火力発電は、日本の発電量の多くを占める“もっとも身近な発電方式”です。
燃料から得た熱エネルギーを利用してタービンを回し、電気をつくります。
しくみを簡単に説明すると
- 石炭・天然ガス（LNG）・石油などをボイラーで燃やす
- 熱で水が温まり、**高温・高圧の蒸気（スチーム）**が生まれる
- 蒸気がタービンを勢いよく回す
- タービンにつながった発電機が回転し電気が発生
具体例
- 「やかんの湯気で風車を回す」イメージに近い
- LNG火力はCO₂排出が少なく、現在主力に
火力発電の流れ図
（燃料 → ボイラー → 蒸気 → タービン → 発電機 → 送電線）
火力発電のしくみ（解説記事）
水力発電の力はどこから？落差と水の運動エネルギー
水力発電は、山間のダムに貯めた水が落ちる力（落差）を使って発電します。
しくみを簡単に
- ダムの高い位置から水を流す
- その水の勢いで**水車（タービン）**を回す
- タービンの回転が発電機へ伝わり、電力が生まれる
- CO₂を出さない“クリーンエネルギー”
具体例
- 富山・黒部ダムの大規模水力
- 小さな川に設置する“マイクロ水力”も普及中
水力発電（落差によるエネルギー）
太陽光発電の原理：光エネルギーが電気に変わる仕組み
太陽光発電は「タービンを使わない」点でほかの発電方式と異なります。
光が電気に変わる理由
- パネル（太陽電池）が光エネルギーを電気エネルギーに直接変換
- パネル内部の“半導体（シリコン）”が光を吸収
- 電子が動き出し電流が発生する仕組み（光起電力効果）
具体例
- 一戸建ての屋根のソーラーパネル
- 携帯充電に使う“ソーラー充電器”
水力発電（落差によるエネルギー）
風力発電はなぜ回る？風のエネルギーと発電機の関係
風力発電は、風がもつ運動エネルギーを利用する方式です。
しくみ
- 大きなプロペラに風を当てて回転させる
- 回転力がタービンへ伝わり、発電機を回す
- 海上の“洋上風力”は風が強く安定
具体例
- 北海道・東北の大型風車
- 海の上に立つ“浮体式風力”
風力タービンの構造と回転の流れ
原子力発電のしくみを図解：核分裂と巨大エネルギー
もっとも特徴的な発電方式が原子力発電です。
基本のしくみ
- ウラン燃料が核分裂を起こし、大量の熱エネルギーが発生
- この熱で水を蒸気にし、火力発電と同じようにタービン→発電機の流れ
- 安定供給に優れるが、安全対策が不可欠
具体例
- 福井の「美浜」「大飯」
- 直接の燃焼をしない“高温ガス炉”の研究も進む
原子力発電（燃料棒 → 蒸気 → タービン）
地熱発電・バイオマス発電など“再生可能エネルギー”の広がり
持続可能な社会に向けて、再生可能エネルギーはますます重要になっています。
地熱発電
- 地下の熱水・蒸気を利用してタービンを回す
- 火山地帯の多い日本に向いている
バイオマス発電
- 木材チップ・間伐材・食品廃棄物を“燃料”として利用
- カーボンニュートラルで注目度が高い
その他
- 波力・潮力
- 温度差発電（海洋深層水の温度差利用）
再エネの種類マップ（太陽光・風力・地熱・バイオマス・小水力）
電気が生まれる“原理”を図で理解：エネルギー変換のしくみ
発電所の種類が違っても、電気が生まれる基本原理はいつも同じです。
それが 「エネルギー変換」 と 「電磁誘導」 です。
火力では“熱”、水力では“落差の力”、風力では“風の運動エネルギー”のように、
さまざまなエネルギーが タービンの回転エネルギー → 電気エネルギー に変換されていきます。
この章では、電気ができる仕組みを図を使って理解し、
「なぜ電気が生まれるのか？」を根本から説明します。
エネルギー変換がわかる実験まとめ
エネルギーは形を変えて電気になる：エネルギー変換の図解
どの発電方式でも、最初に“別のエネルギー”を使ってタービンを回し、
その回転が発電機に伝わることで電気が生まれます。
エネルギー変換の代表例
- 火力：化学エネルギー（燃料）→ 熱エネルギー → 蒸気 → 回転エネルギー → 電気
- 水力：位置エネルギー（落差）→ 水の運動エネルギー → 回転エネルギー → 電気
- 風力：風の運動エネルギー → 回転エネルギー → 電気
- 太陽光：光エネルギー → 電気（直接変換）
具体例
火力発電では、石炭を燃やすと熱が生まれ、その熱でつくった蒸気がタービンを勢いよく回します。この“回転”が電気のもとになります。
エネルギー変換の流れ図
（熱 / 水 / 風 / 光 → タービン・パネル → 発電機 → 電気）
発電機はなぜ電気を生む？磁界とコイルの「電磁誘導」
発電機の中では、磁石（磁界）とコイルの動きによって電気が発生します。
これは、中学校理科でも学ぶ 電磁誘導の法則（ファラデーの法則） が使われています。
発電機の仕組み（基本）
- コイルのそばで“磁界”が変化すると電流が流れる
- タービンの回転により、コイルまたは磁石が回転する
- 「電圧」が発生し、電気として取り出せる
わかりやすいイメージ
自転車ライト（ダイナモライト）がペダルをこぐと光るのは、
“小さな発電機”が中に入っているからです。
電磁誘導（磁石 → コイル → 電流）
電磁誘導を家庭で体験できる実験
電力はどう安定供給されている？周波数・電圧のしくみ
電気は一定の品質で送り続けないと、家電が動きません。
そこで重要になるのが 「周波数」 と 「電圧」 です。
周波数とは？
- 電気の“振動の速さ”を表す
- 日本では地域で異なり
- 東日本：50Hz
- 西日本：60Hz
電圧とは？
- 電気を“押し出す力”
- 発電所では非常に高い電圧 → 変電所で段階的に下げる
- 家庭では 100V に調整される
安定供給のポイント
- 発電量と消費量を常に合わせる
- 発電所・変電所・配電設備が連携して調整
- 周波数が乱れると停電リスクが上がるため、厳重に管理
周波数50Hz/60Hzの地域マップ & 電圧階層図
送電ロスはなぜ起きる？高電圧で送る理由を簡単解説
発電所から家庭までの距離が遠いほど、送電ロス（電力の損失） が発生します。
そのため日本の送電線は、
数十万ボルトという「超高電圧」で電気を送っています。
高電圧で送る理由
- 電流が小さくなる → 熱が出にくい
- 結果として ロスが大幅に減る
- 長距離送電に必須の仕組み
具体例
同じ量の電気を送る場合、
100Vのまま送るよりも、10万Vに変えて送った方が圧倒的にロスが少ない。
電圧を上げる → 電流が減る → ロスが減る仕組み
送電ロスを減らす最新技術まとめ
“体験と実験”で理解が深まる！家庭でできる電気のしくみ学習
家でできる「電気の実験」は、教科書よりもずっとわかりやすく電気エネルギーの流れを体感できます。特別な道具を用意しなくても、身近なモーター・磁石・コイル・太陽光パネルなどで発電の仕組みを観察することができます。親子の学習や自由研究にもおすすめです。
モーターを分解してみよう：磁石＋コイルで電気を感じる
モーターの内部は、「電気が力に変わる仕組み」を知る宝箱です。
■書くべき内容ポイント
- モーターの内部構造（磁石・コイル・回転軸）を写真や図で説明
- 電流が流れることで磁力が発生し、回転が起きる仕組み（電磁力）
- 小型モーター（100円ショップのおもちゃなど）を分解する手順
- 注意点：分解時の安全、刃物使用NG、電池は必ず外す
- 実際に触ることで理解が深まる理由
- 電気 → 磁力 → 回転（運動エネルギー）
- エネルギー変換の流れを体感できる
■要点
- 電気が流れると「磁力」が生まれる
- 磁力がコイルを押したり引いたりして回転を作る
- モーターは「電気を力に変える装置」
基礎解説記事
電磁誘導を観察するミニ実験：コイル×磁石で電気を作る
発電の原理「電磁誘導」を家庭レベルで観察できる簡易実験です。
■書くべき内容ポイント
- 使うもの：強力磁石、細いエナメル線（コイル）、豆電球 or LED
- 磁石をコイルに出し入れすると微小な電流が発生する仕組み
- コイルをたくさん巻くほど電圧が上がる理由
- 動きが大きいほど発電量が増える
- 実験手順を写真付きの図で説明
■要点
- 磁界が変化すると電流が生まれる（電磁誘導）
- 発電機の仕組みをミニスケールで再現
- コイルの巻き数と磁石の速度が発電量に影響
電磁誘導の仕組み（前提知識）
太陽光パネルの簡易実験：光の強さと発電量を比べてみる
太陽光発電の仕組みを“そのまま体験”できるシンプルな実験です。
■書くべき内容ポイント
- 小型ソーラーパネル（100〜300円の教材用でOK）を使う
- 光が当たると電圧が生まれる「光電効果」の仕組み」
- 室内光／曇り／直射日光で「発電量の差」を測る
- 影を付けると発電量が急低下する理由
- 実験結果を記録するための「光×電圧」表を紹介
■要点（箇条書き）
- 光エネルギーが電気に変わる
- 光の強さと発電量は比例する
- 影が発電の大敵
太陽光発電の基礎記事
自由研究に使える！電力消費の観察シート（家電比較）
家庭の電気の使い方を“見える化”できるおすすめのテーマ。
■書くべき内容ポイント
- ワットチェッカーを使って家電の消費電力を計測
- 冷蔵庫、炊飯器、テレビ、ドライヤーなど比較
- 省エネ家電の違いを数字で確認
- 1時間あたりの電気代計算方法
- 観察シート（表形式）記入例
■要点（箇条書き）
- 家電ごとの電力の違いが一目でわかる
- 使い方で電気代がどう変わるか学べる
- “身の回りのエネルギー”を科学的に理解
電力料金の仕組み解説
これからの電力とエネルギー：脱炭素・蓄電池・未来の発電技術
電気を「どう作り、どう使うか」は、これからの社会を左右する大きなテーマです。世界中で脱炭素が進むなか、再生可能エネルギー（再エネ）や蓄電池、水素発電などの新技術が次々に登場しています。ここでは、安定供給の課題から、家庭で使える電源の備えまで、未来の電力をわかりやすく解説します。
再エネの課題と可能性：なぜ“安定供給”が難しいのか？
再生可能エネルギーは、クリーンで持続可能という強みがあります。しかし「安定して電気を作る」という点では、いくつかの課題もあります。
●具体的な内容
- 天候に左右される（太陽光・風力）
→ 晴れ・曇り・夜間などで発電量が大きく変動します。 - 瞬間的な需要に合わせにくい
→ 電力は「需要＝供給」を保つ必要があり、発電量が急に減ると停電のリスクが高まります。 - 送電網の強化が必要
→ 風力発電は海辺、太陽光は広い土地などに設置されるため、発電地と都市部が離れていることが多いです。
「再エネの変動イメージ図」
- 左：太陽光 → 日中は山型の発電量、夜はゼロ
- 中央：風力 → 強風→多い、無風→少ない
- 右：火力→一定の発電量で支える
●可能性
- AIで「気象予測型の出力制御」が進む
- 余剰電力を蓄電池にためることで安定供給が可能
- 洋上風力や地熱など、より安定した再エネの開発も増加中
蓄電池・EVが変える電力の仕組み：家庭で電気をためる時代
電気はこれまで「ためにくいエネルギー」でした。しかし蓄電池や電気自動車（EV）の普及で状況が大きく変わろうとしています。
●ポイント
- 家庭用蓄電池
→ 夜間の安い電気をためて、昼に使う「時間移動」が可能。 - 太陽光＋蓄電池の組み合わせ
→ 停電時でも家庭が自立運転できるケースが増加。 - EV（電気自動車）は“大きな蓄電池”として活用できる
→ 「V2H」システムでEVの電気を家に供給できる。
→ 災害時の非常用電源にもなる。
「家庭のエネルギー循環図」
太陽光 → 蓄電池へ充電 → 家庭で使用
EV ↔ 家庭（双方向供給）
夜間電力 → 蓄電池へ → 昼の家電に活用
水素発電・宇宙太陽光発電など、未来のエネルギー技術
これからの電力は、地球規模の発想でエネルギーを扱う時代に入っています。
●注目の未来技術
- 水素発電
→ 燃やしてもCO₂を排出しないため、脱炭素の切り札として期待。
→ 日本でも水素ステーション・水素タービンの研究が進行中。 - 宇宙太陽光発電（SSPS）
→ 宇宙空間の巨大パネルで受けた太陽光をマイクロ波で地球に送る構想。
→ 天候に左右されず、24時間発電が可能になるという夢の技術。 - バイオ燃料・バイオガス発電
→ 家畜ふん燃料・廃材などで発電。循環型社会に最適。
「未来エネルギーの位置づけ図」
- 左：既存（火力・原子力）
- 中央：現在主流（太陽光・風力）
- 右：未来（宇宙太陽光・水素）
災害時の電力はどう確保する？家庭で役立つ電源知識
日本は地震・台風が多いため、家庭の電源確保は重要です。
●家庭で備えておきたい電源
- ポータブル電源（大容量）
→ スマホ・照明・小型家電の運転に便利 - ソーラーパネル（折りたたみ式）
→ 長期停電時にUSB充電が可能 - カセットガス発電機
→ 燃料の入手が容易で、災害時に強い - EVを非常用電源にする方法（V2H）
「災害時の電源確保マップ」
- 非常用電源（ポータブル）
- 太陽光
- 自動車（EV）
- 手回し発電（緊急用）
発電のしくみを知ると世界が見える！次に読むべき関連ページ
発電のしくみを理解すると、普段当たり前に使っている電気の裏側がはっきり見えてきます。
火力発電・水力発電・太陽光発電などの違いだけでなく、電力が家庭に届くまでの流れ、エネルギー変換、電磁誘導など、エネルギーの基礎がつながって理解できます。ここでは「次に読むと理解がさらに深まるページ」として、内部リンクの誘導を中心に整理します。
今日からできる「電力の見える化」チェック（内部リンク）
電気の仕組みを知ったら、次は「自分の家の電気の使われ方」を見える化してみましょう。
本文内容
家庭での “電力の見える化” は、難しくありません。
ワットチェッカーやスマートメーターを使えば、家電の電力消費量が一目で分かります。
例えば、
- 冷蔵庫：常に電気を使う「定常負荷」
- 電子レンジ・炊飯器：一時的に大きな電力を使う「瞬間負荷」
- エアコン：外気温によって消費量が大きく変動
このような特徴を理解すると、電力節約だけでなく、エネルギーの仕組みの理解も深まります。
書くべきポイント（要点）
- 家電ごとの電力使用量を数値で比較
- 消費電力の違いをグラフ化
- 省エネ行動につながる
- スマートメーターのデータを読み取る方法
電力の見える化グラフ
（縦軸＝W、横軸＝家電の種類。棒グラフで比較）
家庭の電気代のしくみと省エネの基本
おすすめ読みもの：再生可能エネルギーをもっと知る（内部リンク）
再生可能エネルギーは、これからの電力供給の主役になる可能性を持っています。
本文内容
太陽光・風力・地熱・バイオマス・小水力など、日本でも導入が進む再エネ技術。それぞれの発電の特徴・発電量の安定性・課題を知ることで、ニュースで語られる「脱炭素」「電力構成」「エネルギーミックス」の理解がぐっと深まります。
特に以下の観点を押さえておくと良いでしょう：
- 天候や自然条件で発電量が左右されやすい
- 蓄電池と組み合わせることで安定性が向上
- 地域ごとの導入状況で特徴が違う
書くべきポイント
- 再エネの種類と特徴
- 発電量の変動をグラフで理解
- 再エネ導入のメリット／課題
- 日本の再エネ比率と世界比較
再エネカテゴリ比較表
（太陽光・風力・地熱・バイオマスを横に並べ、特徴を縦列で比較）
再生可能エネルギーの種類としくみ
【中古】 図解でわかる再生可能エネルギー×電力システム 脱炭素を実現するクリーンな電力需給技術 未来エコ実践テクノロジー／エネルギー総合工学研究所(編著)
図解シリーズ：ガス・水道・インフラの仕組みも学んでみよう
発電の仕組みを理解したら、次は「生活インフラ」を図解で学ぶと、さらに世界が広がります。
本文内容
電気と同じように、ガスや水道もエネルギー供給システムのひとつです。
都市ガスはどこから届くのか？
水道水はどう浄水されているのか？
下水はどんな流れで処理されるのか？
これらを図解で理解すると、社会科・理科の学習内容とスムーズにつながります。
電気だけでなく インフラ全体がどのように動いているのかを知ることは、災害対策や生活の安全面でも非常に重要です。
書くべきポイント
- ガスの供給（LNG→高圧ガス→家庭）
- 上下水道の流れ（浄水場→家庭→下水処理）
- インフラの安全性・バックアップ体制
- 図解で全体像を理解するメリット
インフラ連動マップ
（中央に家庭、周りに電気・ガス・水道を配置した図）
「図解シリーズ：水道のしくみ」を紹介
「ガスはどこから来る？」を紹介
電気・ガスはどこから来るのか？ エネルギー供給のしくみをさぐろう
情報の信頼性について
本記事の内容は、物理学の基本原理（電磁誘導・エネルギー変換・電圧と電流の関係）や、日本の公的機関が公開している発電データを元に構成しており、信頼性の高い情報に基づいています。火力・水力・太陽光・風力などの発電方式についても、資源エネルギー庁、電力会社、学術資料で公開されている一般的な仕組みに基づいて説明しています。ただし、最新の地域別発電比率や各発電所の稼働状況は日々更新されるため、記事内の一部は一般的情報に基づく“推定領域”が含まれます。必要に応じて最新データを参照することをおすすめします。
■信頼性が高い理由
- 物理法則（電磁誘導・力学・エネルギー保存則）に基づく説明
- 公的機関（資源エネルギー庁、環境省、電力広域的運営推進機関）の資料を参考
- 発電方式は世界共通で基本構造が変わらない
■注意すべき点（推測を含む範囲）
- 地域ごとの「再エネ比率」「発電構成」は毎年変動
- 災害時の供給状況・各電力会社の個別データは時期によって異なる
まとめ
電気は、火力・水力・太陽光などのエネルギーを使って「発電」され、変換・送電のプロセスを経て私たちの家庭へ届けられています。仕組みを図解で確認すると、エネルギーが形を変えながら電気へと変換される流れがより理解しやすくなります。実験や観察を通して、身近な家電や発電方法とのつながりを考えることで、エネルギー問題や未来の電力についても関心を深められます。
