超重要！ バッテリー徹底解説
ドローン教授っす。今日はバッテリーをまとめて勉強してみたいと思う。
今まで何回かやりましたけど、またやるということは、超重要だということですね！
お、やっと分かってきたみたいじゃの ドローンはバッテリーにはじまりバッテリーでおわる、じゃ
深い～！さすが教授！名言ですね （……深すぎて意味不明～）
本日は、バッテリーについて徹底解説の授業じゃ～
lesson44 超重要！ バッテリー徹底解説
バッテリーの種類
バッテリーは一次電池と二次電池の二つに大きくわけられるのじゃ
一次電池
電気を取り出すとエネルギーを失い使えなくなるものです。主に正極（プラス）と負極（マイナス）、その間に電解液が挟まれる構造になっています。
マンガン乾電池
負極に亜鉛、正極にマンガン、電解液に塩化亜鉛や塩化アンモニウムを使用し、その化学反応で電気を生成します。
過放電をすると、液漏れの可能性はありますが、人体に影響は少ないです。
長時間の大電流に不向きの為、テレビのリモコン、時計等の弱い電気を長時間必要なものに適しています。
マンガン乾電池はアルカリ乾電池より軽いのが特徴です。
アルカリ乾電池
正式にはアルカリマンガン乾電池。負極に亜鉛、正極に二酸化マンガン、電解液に水酸化カリウムを使用（アルカリ性）
マンガン乾電池に比べて高出力。自然放電が少なく長期保存が可能。
液漏れを起こした場合人体に影響あるが、最近では液漏れを起こしにくい構造となっています。
ボタン電池
ボタン型電池は、形状がボタン型をしており、その種類やサイズによって規格化されている。例（ＣＲ２０２３、ＬＲ１１２０等）
乾電池の種類別の国際表記があって、ＡＡは単３乾電池型、ＡＡＡは単４乾電池とアメリカ式の表記をされている場合もある
アーティストのトリプルエー（ＡＡＡ）って単４乾電池の意味もあったのですね！
たぶん違う（怒られるで）
二次電池
電池に外部から電気を加える（充電）することで、繰り返し電気を取り出すように設計されたものを二次電池、又は二次蓄電池と呼びます。
鉛蓄電池
負極に鉛、正極に二酸化鉛、電解液に希硫酸。
主に自動車のバッテリーや非常用電源に使用。
過放電した状態で放置すると、負極に硫酸鉛の結晶が付着し、出力低下をおこします。これをサルフェーションと呼びます。
過放電しないかぎり、メモリー効果等も生じないため、世界でもっとも普及している二次電池となっています。
リサイクルマークはＰｂ
ニッケルカドミウム蓄電池
負極にカドミウム、正極に酸化水酸化ニッケル、電解液水酸化ナトリウム。
ニッカド電池とも呼ばれる。
自然放電が多く、メモリー効果が顕著に生じます。
使用されているカドミウムが人体に影響を及ぼす（イタイイタイ病）
耐久性の高さから、電気製品の組み込みバッテリーに使用されています。
リサイクルマークはＮｉ-Ｃｄ
ニッケル水素蓄電池
負極に水素吸蔵合金、正極にニッケル、電解液水酸化ナトリウム。
ニッケルカドミウムバッテリーに変わって普及。
乾電池型で市販され普及している。
ニッケル水素二次電池とも呼ばれる。
過放電に弱く、完全に放電するとバッテリーに損傷をきたす。
メモリー効果がある。
高温環境下や過放電時に、水素ガスを生じる場合があるので注意が必要。
リサイクルマークはＮｉ-ＭＨ
リチウムイオン蓄電池
主に、負極に炭素材料、正極にリチウム化合物、電解液 リチウム塩。
一般通称はリチウムイオンバッテリー
エネルギー密度が高い為、同じ重さ同じ体積で、他の二次電池の何倍も電力を蓄える事ができる。
自然放電も少なく、メモリー効果もない。
エネルギー密度の高さからトラブルが生じると、発火の恐れあり
過放電を行うと、内部で化学反応が起こり、充電不能になる時があります。
ノートパソコンや、スマートフォンに使用される。
リサイクルマークはＬｉ－ｉｏｎ
リチウムイオンポリマー二次電池
リチウムイオン蓄電池の一種としてリチウムイオンポリマー二次電池があります。
ドローンに多用されるバッテリー。通称、リポバッテリーじゃ
基本的な構造はリチウムイオン蓄電池と同様ですが、リポバッテリーは電解液のかわりに、導電性のゲル状のポリマーをフィルムにして何層にも重ねる構造をしています。
過充電を行うと、内部で可燃性のガスが発生し、ふくらみます。
強い衝撃を与えると、過放電状態となり、最悪の場合は発火、爆発の可能性があります。
この現象は、衝撃時ばかりではなく、時間が経過してから発火する事もあるので、運搬時に十分注意が必要です。
充電方式
電気を加える事を印加という。二次電池は印加により充電できる事は同じじゃが、電池の種類によって方法が違う事が注意点じゃ。
定電圧充電
同じ電圧値を印加し充電する方法を、定電圧充電と呼びます。
定電圧充電では、バッテリー残量が小さい時は、大きな電流が流れ込み、満充電に近づくと電流値が自然に小さくなります。
印加電圧が、バッテリーの満充電時と同じか少し高い程度であれば、意図的に充電を停止させなくても自然と充電が止まります。
定電流充電
定電流充電は、バッテリーの充電状態によらず、一定の充電をかけ続ける充電方法です。
定電流充電は定電圧充電に比べて速く充電できます。しかし、自分で電圧を監視し、停止させなければなりません。
ニッケルカドミウム蓄電池・ニッケル水素蓄電池・リチウムイオン電池（リチウムポリマー二次電池も含む）は一般的にこの定電流充電を行います。
デルタピーク
ニッケルカドミウム蓄電池・ニッケル水素蓄電池は電流を印加していくと満充電後にわずかに電圧が降下します。その事をデルタピークと呼びます。その下降を監視して充電を停止させる装置もあります。
しかし、リチウムイオン電池（リチウムポリマー二次電池も含む）は、このデルタピークがないのじゃ。よって、もし、ニッケルカドミウム蓄電池用の充電器を使って、リチウムイオン電池を充電したらどうなると思う？
おそらくデルタピークがこないので、充電し続ける……。そうか！過充電ですね
そう。発火、爆発の危険があるのじゃ
検定問題
ドローンの教科書 標準テキスト 無人航空従事者試験上級テキスト問題より
問１ マンガン乾電池の説明として正しいものを選びなさい。
① 負極に亜鉛、正極に二酸化マンガン、電解液に水酸化カリウムが用いられている
② 電解液は金属を腐食する
③ 電解液は強アルカリ性である
④ 過放電すると液漏れする場合がある
問２ ニッケルカドミウムバッテリーの説明として正しいものを選びなさい
① 過放電すると充電できなくなる
② メモリー効果を生じない
③ 負極にカドミウム、正極にリチウム、電解液に希硫酸が用いられている
④ カドミウムは人体に有害である
問３ リチウムイオン蓄電池の説明として正しいものを選びなさい
① リチウムイオンポリマー二次電池は全く別の種類の蓄電池である
② 定電圧充電であればどのような充電器でも充電ができる
③ メモリー効果を生じない
④ 充電時にデルタピークを生じる
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Ａ１：④ Ａ２：④ Ａ３：③
まとめ
充電器を購入する時は、その電池の特性を理解してから購入するべし
私、取扱説明書読まない派でしたが、こればっかりは読まないとやばいっすね
なんだかんだ言って、最後の結論はそれ！取扱説明書遵守よ！
参考：ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書
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内部抵抗に立ち向かえ！ 電気電子工学②
ドローン教授っす。今日も電気電子工学についての講義じゃ
やります。やりますけども。正直やる気がどんどん少なくなっていくようで
なるほど。キミは電圧降下をおこしとるわけだ
電力降下って、どういう意味なんですか？
電気回路上に配置された複数の負荷によって、電圧が下がる現象じゃ
計算式という私のきらいな負荷よって、やる気という電圧が少なくなる。教授～、上手いこと言ってないで、助けてくださいよ～
今回は電力の仕事量について、「電気電子工学」その②、はじめるぞ～
lesson43 内部抵抗に立ち向かえ！ 電気電子工学②
電力と熱量
１Ｗの電力を１０秒消費した場合、１０Ｗ・s（ワット秒）になるのじゃ
１Ｗ・ｓは電気が行う仕事量を表します。
これをエネルギーとして考えると、 １Ｗ・ｓ＝１Ｊ（ジュール）と表せます。
あまたつ君、食事にカロリー気にするタイプ？
どうしたんすか？とつぜんカロリーなんて。めっちゃ気にしますけど。中年太りですし
そのカロリーって何のことか知っとるか？前回やった標準大気圧の環境で、１ｇの水の温度を１℃上昇させるのに必要な熱量の単位なのじゃ！
それをジュールで計算すると １cal(カロリー）＝４．１８４Ｊ（ジュール）です。 １Ｗｈの仕事量だと、３６００Ｗ・ｓ＝３６００Ｊとなり、３６００Ｊ÷４．１８４＝約８６０カロリー と成ります。
要するに、８６０ｇの水を１時間で１℃上げる事ができる熱量が１カロリーという計算じゃ
むずかしすぎて、私の電力損失がはんぱないです
配線の電力損失
公称電圧が１０Ｖで内部抵抗値が０．２Ωの電源
仕事量の計算
例 配線の抵抗値が、０．０５Ωとして、電流２０Ａを２時間流した場合
計算式
この式は、前回のレッスンのものですね
電力＝電流2 Ｘ抵抗
＝２０2Ｘ０．０５＝４００Ｘ０．０５
＝２０
この計算で電力が２０Ｗだとわかりましす。
次に時間をかけて仕事量を求めるのじゃ
電力Ｘ時間（ｈ）＝２０Ｗｘ２ｈ
２時間を秒で表すと、７２００秒となりますので、
２０Ｗｘ７２００ｓ＝１４４,０００Ｗ.ｓとなります。
この仕事量をカロリー換算する！
１４４，０００÷４．１８４＝３４．４１７＝３４．４Ｋｃａｌ
という事は、０．０５Ωの抵抗を持つ配線に２０Ａを２時間かけつづけると、１リットルの水を３４℃も上昇させるエネルギーの損失だということですね！！
そうじゃ。だから、ドローンの熱を抑えるためにはどうすればいい？
配線には負荷をかけないようにする事ですね。
内部抵抗
ここでは、バッテリーの内部の抵抗の説明じゃ
電気回路の電力損失において、配線の負荷の説明はしましたが、バッテリー内部にも負荷があります。 公称電圧１．５Ｖで、配線抵抗が０．１Ωの導線をつないだ回路は、理想的には、１５Ａが流れるはずです。
１．５Ｖ＝１５Ａｘ０．１Ω
しかし、現実には０．２Ａしか流れませんでした。その場合バッテリーの内部抵抗が７．４Ωあると考えます。
１．５Ｖ＝０．２Ａｘ７．５Ω
これが内部抵抗の考え方じゃ。内部抵抗が小さければ小さい程、より多くの電流が出力できるのじゃ。よって、内部抵抗は、電源の出力能力を表すものと言える
検定問題
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問１ 公称電圧が２０Ｖのバッテリーから１０Ａの電流を取り出した時、内部抵抗によって下降する電圧としてもっとも近いものを選びなさい
① ０．２Ｖ
② ２Ｖ
③ １０Ｖ
④ 情報が足らず計算できない
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問２ 次のうち最も電流出力能力が高い電源を選びなさい
① 公称電圧が５Ｖで内部抵抗値が０．１Ωの電源
② 公称電圧が５Ｖで内部抵抗値が０．２Ωの電源
③ 公称電圧が１０Ｖで内部抵抗値が０．２Ωの電源
④ 公称電圧が２０Ｖで内部抵抗値が０．４Ωの電源
まとめ
人と同じですね。いろいろな壁にぶつかり、少しずつ絶望していく……
くだらない事言ってないで、壁をブチ破らんかい！！
※参考 ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書上級テキスト
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Ｑ１：② Ｑ２：①
ドローンも保障付きでレンタル可能です↓
ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書
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ドローン検定２級の出題範囲 電気電子工学①
ドローン教授っす。今日は電気電子工学についての講義じゃ
教授！航空気象学もそうでしたけど、電気電子工学とか、何とか学って、めっちゃ人気ないです！ ＰＶほぼ０です。それでもやります？
ばっかも～ん！ わしだってもう少し楽しい講義したいわい！でも、ドローン検定２級の出題範囲なんだから、しょう～がないでしょ。
ＰＶほぼ０が３日続いてますけど……
いいのじゃ。あまたつ君がドローン検定２級に合格すればいいことじゃ！
はい。つい苦手なもんで、やめてくれないかな～と思って言ってしまいました。すいません！
気を取り直して、さっそく、「電気電子工学」についてはじめるぞ～
lesson42 ドローン検定２級の出題範囲 電気電子工学①
電圧と電流
まずは基本からじゃ。小学校で習うことから始めるぞい
電圧
電気を流す力を電圧といいます。電気の圧力です。（圧力が高い、低いと言います）
電流
回路に電圧が生じることで流れる電気の事を、電流と呼びます。（流れる量が多い、少ないと表現します）
直流電源と交流電源
直流電源
電源圧力の出力がプラス（またはマイナス）で変わらないものです。
乾電池や、ドローンで利用されているリポバッテリーは、極性が変わらないから、直流電源じゃ
交流電源
電源圧力の出力が、一定間隔でプラス側とマイナス側に入れ替わる電源の事を交流電源と呼びます
家庭用コンセントがそうじゃ
導体と抵抗
導体
導体とは電気を流しやすい物質を言います。
金・銀・銅・アルミニウムなどですよね
（かね目のものは覚えているの～）そうじゃ、一方、ゴム・プラスチック・ガラスといった電気を通しにくいものを絶縁体と呼んでいる
抵抗
抵抗は、電気の流れにくさの事です。抵抗が大きい、小さいという表現です。抵抗率という言葉で表された場合は、抵抗率が高い、低いと表現します
半導体
導体と絶縁体の中間にある物質を半導体と呼びます。
半導体はその物質の組成によって、熱・光・電流電圧・磁場などに反応する特性が変化する特徴を持っているのじゃ
抵抗値の公式
同じ抵抗率の物質は、長さが長くなるほど大きな抵抗（電気を流しにくい）となります。
断面積が大きくなる程小さな抵抗（電気を流しやすい）となります。
合成抵抗
複数の抵抗を組み合わせて、一つの抵抗として考えたものを合成抵抗と呼ぶのじゃ
合成抵抗の計算式は、直列と並列回路で異なります。
オームの法則
オームの法則という、電圧と電流、抵抗の関係性を表した法則があります。
この式から、電圧は電流と抵抗に比例しており、同じ抵抗値でも、電圧が高ければ高いほど、大きな電流が必要だとわかるじゃろう
電力
電気は熱エネルギーへと変換される。この電気が熱を発生させる現象を仕事と呼び、その電気が消費したエネルギーを仕事量（電力量）と呼ぶのじゃ
確かに、ドライヤーをかけた後って、コードも熱くてさわれない時あります
それは、もしかしたら抵抗の負荷がかかり過ぎているのかもの～
電圧を負荷にかけたとき、その電流が行う仕事量は、次のように表されます。
検定問題
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問１ 抵抗値が１０Ωの抵抗器に２０Ａの電流を流した時、抵抗器に生じる電圧として最も適切なものを選びなさい。
① １０Ｖ
② ２０Ｖ
③ １００Ｖ
④ ２００Ｖ
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問２ 電気抵抗に関する説明として正しいものを選びなさい
① 電気の抵抗の大きさは長さに比例する
② ガラスやプラスチックは導体である
③ 電線の抵抗の大きさは断面積に比例する
④ 半導体とは金や銀の事である
まとめ
配線が熱くなると言うことは、それだけ電気の仕事量が多いという事ですね
そうじゃ。そういう時は配線を太くする等の対処が必要じゃ
※参考 ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書上級テキスト
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Ｑ１：④ Ｑ２：①
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ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書
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大気と風の関係！ 航空気象学②
ドローン教授っす。今日も航空気象学についての講義のつづきじゃ
航空気象学って、意外に面白いですね。
そうじゃろ？ 空って複雑で面白いのじゃ
あの青空の下～の隅っこでドローン飛ばしてるんですね。
そう。800kmもある空の１５０ｍ以下じゃ。
自分がちっぽけな存在に感じます。
初心者のキミは１５ｍ位で十分じゃ。さて、さっそく、ドローンを操縦するものは知っておいた方がいい「航空気象学」についてその②じゃ
lesson41 大気と風の関係！ 航空気象学②
地表付近の大気
前回の授業で、対流圏の事は理解してくれたと思う。今回は、その対流圏につてもう少し詳しく説明する
大気境界層
対流圏の中でも、地表から１５００ｍ程度の高さまでを、大気境界層または摩擦層と呼びます。
接地層
大気境界層の中で、地表数１０ｍから１００ｍまでの高さを接地層と呼びます。この層は、空気の流れと地面との摩擦によって、空気の運動が、不規則になります。この空気の流れを乱流と呼びます。
ドローンはこの接地層での飛行ですね
そうじゃ。この層における大気の性質をきちんと理解せい！！
エクマン境界層
高さが高くなると地表面の摩擦は少なくなります。すると、次第に大気の流れが螺旋状になります。この大気が螺旋状に流れる層をエクマン境界層と呼びます
高度は約５００ｍから１４００ｍまでじゃ
自由大気
大気境界層より高く、対流圏上端よりも低い位置の大気を自由大気と呼びます。
この自由大気は地表の摩擦をほとんど受けない為、いい感じに気圧傾度力と、コリオリ力がつり合っているのじゃ。だから旅客機の多くはこの自由大気を飛んでおる
標準大気
様々な要因で変化を繰り返す大気の状態の予測は難しい。しかし、鉛直方向の変化はある程度一定であるため、高度ごとの大気の状態のモデルを決めたのじゃ。それが、標準大気と呼ばれるのじゃ
標準大気は、ＩＳＯやＩＣＡＯという団体がそれぞれに定めています。
気体の性質を表す法則
大気の性質は、空気中に水分を含むと大きく変わってしまう為、標準大気では、乾燥空気であることを条件としています。
気体の性質を表す法則の一つに、ボイル・シャルルの法則がある。これは、気体の圧力は体積に反比例し、絶対温度に比例するというものじゃ。つまり、気体の圧力と体積と温度は、常に一定の関係性を保つとしたものじゃ
常に一定？！ほんとですか！ すごい法則ですね！
でもね。実際はそううまくいかんのじゃ。うまくいかない現実的なものを実在気体、法則に従うと仮定した気体を理想気体と呼んでおる。航空業界では、この理想気体を完全ガスとよんでいるのじゃ。
標準大気の基準設定
大気・・・乾燥した完全ガス
気温・・・高度０ｍで１５℃
気圧・・・高度０ｍで１０１３．２５ｈＰａ（７６０ｍｍＨｇ、２９．９２ＩｎｃｈＨｇ）
密度・・・高度０ｍで１．２２５ｋｇ/m3
重力・・・９．８０６６５ｍ/S2
対流圏での温度変化
対流圏では、高度があがるにつれて、気温減率が一定で下がっていく。標準大気では、１０００ｍ上がるごとに気温が６．５℃下がると定めておる。つまり、１００ｍ上がると０．６５℃下がるということじゃ。そして、高度１１，０００ｍ上がるとマイナス５６．５℃で一定になるとしておる。
高度０・・・１５℃
高度１００・・・１４．３５℃
高度８００・・・９．８℃
高度２,０００・・・２℃
高度１０,０００・・・ー５０℃
高度１１,２００・・・ー５６．５℃
無人航空機従事者２級（ドローン検定２級）では、高度毎の気圧と密度は出題されないので、割愛させていただいた
風の定義
風
空気の流れを地表面から観測したものを風といいます。
風速と風向が安定している風を地衡風と呼びます。
風の原理
前回の授業でやったとおり、風が生じる原理は、気圧傾度力が高い所から低い場所に流れる現象じゃ
地球は回転している為、コリオリの力が生じます。コリオリの力の解説はこちら↓
コリオリ の力は、地球の北半球では、進行方向に向かって右向きに、南半球では左向きに生じます。
コリオリ の力は、風の進行方向に向かって直角に働きます。
頭が混乱してきました～
そうじゃな。ようするに、気圧傾向力とコリオリ の力を見て、風向を予測しなさいという事じゃ。高気圧と低気圧の差が大きく、それらが接近していると強い風が吹く。天気図で言えば、等圧線の間隔が狭い場所は、強い風が吹いている
検定問題
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問１ 標準大気における高度２００ｍの気温としてもっとも適切なものを選びなさい
① 約－６．５℃
② 約０℃
③ 約２℃
④ 約１３．７℃
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問２ 風の説明として正しいものを選びなさい
① 空気分子の進行方向が風向である
② 気圧傾度力によって風向が決まる
③ 風に乗って飛行する気球でも風速を測定できる
④ 風速と風向が安定している風を地衡風と呼ぶ
まとめ
尊敬します。こんなに難しい事を沢山覚えているなんて。
そ、そうかな～。（尊敬なんててれるな～）
尊敬しちゃいますよ。気象予報士の人達って、もっと難しい事を覚えているんですね。さすが合格率数％ですよ！
（そ、そっちかい） ドローン検定の合格率７０％じゃ。基本の基本じゃ。天気の勉強をしっかりやろう！
※参考 ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書上級テキスト
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Ｑ１：④ Ｑ２：④
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知ってるようで全然知らなかった！ 航空気象学①
ドローン教授っす。今日は航空気象学についての講義じゃ
航空気象学って、天気の事ですか？以前に風の強さとか勉強しましたよね。あとは、晴れてる日に飛ばしますし、そこまで勉強する必要ありますかねぇ～
ばっかも～ん！ 空の事をよく知らないで、無人航空従事者を名乗るでな～い！
す、すみません。でも、だいたい知ってる気がするのですが……。
ほ～。よー言ったのぉ。じゃ～さ～。大気圏の説明してみてよ。
た、大気圏。それは、ロケットが大気圏に突入しました～！とかニュースでよく聞きますけど……。
……で。
すいませんでした！全然説明できません！！！！
わかればよろしい。と、いうわけで今日は、ドローンを操縦するものは知っておいた方がいい「航空気象学」についてじゃ
lesson40 知ってるようで全然知らなかった！ 航空気象学
航空気象学に関する用語
大気
地球の周囲は空気で覆われておる。この空気は、窒素、酸素等の混成気体である。この地球を覆う混成気体の事を「大気」と呼ぶのじゃ
大気が存在する空間を「大気圏」と呼びます。
大気圏と宇宙の境界線ってどれくらいなのですか？
諸説あるが、１００ｋｍと言われておる。この高度１００ｋｍを航空業界では カーマンラインと呼んでいるのじゃ
ドローンを宇宙まで飛ばすとしたら上空１００ｋｍですか！ きびし～
ドローンは基本１５０ｍ以上ダメって知ってるでしょ！ 何がしたいの？キミ。
大気の下層で、窒素約７８％ 酸素約２１％ 残りの１％が二酸化炭素等の気体になります
水蒸気を含まない空気（大気）を乾燥空気と呼びます。
大気圧（気圧）
大気が地球を覆っているのは、地球の重力によって、大気を引きつけているからじゃ。
大気を構成する気体にも質量があるため、重力によって気体に重さがかかります。
地球上の任意の平面において、この平面にかかる大気の重さを大気圧（気圧）と言います。
国際単位系パスカルにおいて
１気圧＝1013.25hPa
この国際単位系が使われる前は水銀の高さで測定していた為、１気圧＝760mmHg
これをインチに変えた、29.92InchHgが現在でも使用される事もあります。
高度と気圧
気圧は、平面の位置（高度）が変わると変化する。高さが高くなると気圧はさがる。つまり、高さは気圧の値の自然数に反比例していると考えられておる。
気圧は測定する場所での地球の引力によって変化する為、基準気圧は、測定地点の海面の高さにおける値とされています。
測定地点が必ず海上じゃない場合はどうするのですか？
海面の高さ分を補正を行う。これを海面更生とよんでいるのじゃ
海面更生を行った気圧を海面更生気圧又は、海面気圧とよびます。
天気図に記載されている気圧は海面更生気圧（海面気圧）を示しています。
気圧傾度力
気圧は高いところから低いところ流れます。
この気圧の差によって生じる空気の流れを気圧傾度力とよぶのじゃ
大気の構成
大気は温度変化の性質によって４つに区分されるのじゃ
対流圏
高度０～１６ｋｍ
私達の生活する大気の層になります。
大規模な対流活動でもある天気もこの層の気象現象の一つです。
この対流圏での特徴は、高度の高さとともに気温が下がることじゃ。これを気温源率と呼ぶ。マイナス７０度にまで下がるのじゃ
成層圏
高度１６ｋｍ～約５０ｋｍ
この層に入ると、気温減率は逆転し、高さが上がるにつれて気温が上がります。
オゾン層もこの成層圏に入るのじゃ。このオゾン層が太陽光線を吸収し熱を持つのじゃ
中間圏
高度約５０ｋｍ～約８０ｋｍ
成層圏を過ぎると、気温がまた下がり始めます。
マイナス１００℃～１３０℃まで下がります。
熱圏
高度約８０ｋｍ～約８００ｋｍ
中間圏を過ぎるとまた気温が上昇してきます
この層を熱圏と呼ぶのじゃ。その上部は、外気圏とよび、宇宙空間へとつながっていくのじゃ
熱圏は太陽の電磁波や、電子エネルギーを吸収し、約１０００℃の高温になります。
電離層
大気の層ではありませんが、中間圏と熱圏の境界面あたりから、大気の密度が地表面の１００分の１になっており、大気を構成する分子が電離します。この電離層は、電波を反射する性質があるので、この反射を利用した通信方法もあります。
検定問題
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問１ 大気圧の説明として正しいものを選びなさい
① 大気圏内の空気の質量
② 任意の平面にかかる大気の重さ
③ 大気の密度
④ 地球の引力の大きさ
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問２ 気象現象である天気が生じる大気層としてもっとも適切なものを選びなさい
① 対流圏
② 成層圏
③ 中間圏
④ 熱圏
まとめ
どうじゃ。あまたつ君。ここまでは
空ってすごいですね。こんなに熱の違いがある層から出来ているなんて感動です
じゃろう。じゃ、私達がドローンを飛ばす大気層は？
はい！ 対流圏です！
そうじゃ。今日はここまでにするが、もう少しやるぞ～
※参考 ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書上級テキスト
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Ｑ１：② Ｑ２：①
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ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書
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頼むから少し落ち着いて！！ ドローンの安定性について
ドローン教授っす。今日はドローンの安定性についての講義じゃ
ドローンの安定性といえば、センサーですよね。以前に勉強しました！
でもね、無人航空機従事者２級（ドローン検定２級）では、ドローンの安定性に関する専門用語の問題が出るのじゃ。それはまだ教えておらん。
ドローンの安定性に関する用語？ 機体がぐらんぐらんしたとか？ 風にビューンともっていかれたとか？
キミの表現力の限界ってそれ？ もっと専門的に機体の状態を正確に表現しなければならない
ＧＰＳの届かない場所だと、頼むから落ち着いてくれ～ってなります。少しの風で安定しません。そういう事をプロっぽくいうということですか？
まぁ、そういう事じゃ。そして、その状態を何と言うかが筆記テストに出るのじゃ～
lesson39 頼むから少し落ち着いて！！ ドローンの安定性について
安定に関する用語
ゲイン
姿勢を乱す原因は、大体が「重心」のずれじゃ。その重心のずれが生じた場合、様々なセンサーはその乱れをもとに戻すために自動制御される。
・ゲイン設定とは
その姿勢の乱れに対して、どの程度修正舵（あて舵）を行うかの設定です。
・ゲインの設定が必要量より極端に低い場合
姿勢を戻す事ができない可能性が高い
オーバーシュート
逆にゲインの力が大きすぎると、もとの姿勢を超えて逆の方向へ姿勢を乱してしまう。この現象をオーバーシュートと呼ぶのじゃ
ハンチング
オーバーシュートを繰り返し、姿勢が周期的に変化する場合を、振動すると言います。その動揺の様子をハンチングといいます
姿勢を自分で戻そうする様子を「ぐらぐらしてる～」じゃなくて、「オーバーシュートを繰り返して、ハンチングしてる」っていうとかっこいいですね～。専門家ぽ～い。使えそ～
静安定と動安定
静安定
安定が乱れた時に、もとの姿勢に戻ろうとする事です
静安定が正
静安定の中で、安定が乱れた時に、もとの姿勢に戻ろうとす事を、静安定が正といいます。
静安定が中立
安定が乱れた時に、乱れた状態の姿勢を保とうとする事を、静安定が中立といいます。
静安定が負
安定が乱れた時に、乱れた状態が時間の経過と共に、より乱れる状態を静安定が負といいます。
動安定が正の場合で、もとの姿勢を飛び越えてしまうことを、さっき勉強したオーバーシュートと呼ぶのじゃ。
動安定
ドローンの飛行中に、風などにより姿勢を乱された時、時間の経過とともにその乱れが大きくなるのか、小さくなるのかを示す言葉として、動安定があります。
動安定が正
動安定が正とは、時間の経過と共に、乱れが小さくなりもとにもどる事を言います。
物理学では、減衰振動ともいうのじゃ
動安定が中立
姿勢の乱れがもとに戻らず、動揺が同じように続く事を動安定が中立と言います。
動安定が負
姿勢が乱れ、制御不能になる状態を動安定が負と言います。
動安定が正であっても、パンチングが長く続くような場合は、飛行中止が賢明じゃ
検定問題
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問１ マルチコプターが飛行中にハンチングを起こす原因で考えられる事としてもっとも適切なものを選びなさい
① ブレードのピッチ角が小さい
② 機体の重心が極端に偏っている
③ ゲインの設定が高い
④ プロポの信号が弱い
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問２ 自動姿勢制御のあるマルチコプターの飛行において、加速度センサーのゲイン設定が必要量より大幅に大きく設定されていた場合の安定性の説明についてもっとも適切なものを選びなさい。
① 動安定が負となり機体がハンチングを生じる可能性がある
② 静安定が負となり機体がハンチングを生じる可能性がある
③ 静安定も動安定も負となり姿勢を維持出来なくなる可能性がある
④ 動安定が正となり機体の姿勢が乱れた時に素早く安定状態に復帰する
まとめ
ドローンの安定性として、静安定と動安定がある。これは航空機全般に大切な内容じゃ
そうですね。乱れた姿勢をもとの安定した姿勢に戻そうとする状態を静安定とよび、その変化が時間の経過と共にどう変化するかを表したものが動安定ですね。
お！珍しくちゃんと覚えておるの～
はい。私だって、いつまでもオーバーシュートのハンチングじゃありませんよ！
う～ん……（上手い事言ったと思ってるみたいじゃが、動安定の負じゃ）
※参考 ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書上級テキスト
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Ｑ１：③ Ｑ２：①
ドローンも保障付きでレンタル可能です↓
ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書
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ドローンの物理学 ニュートンの「運動３法則」！
ドローン教授っす。突然だけどさ～ また、ニュートンさん登場です。
ニュートンさんっすか。あの数式またやるんすか？ドローンの基礎力学。あの墜落に関する公式！もう頭から湯気でそうなんですけど……
今回はその基礎学の応用篇、ニュートンの発表した「運動３法則」じゃ！
運動３法則？ 食う、寝る、遊ぶってキャッチコピー流行しましたけど、そんなもんですか？
古っ！この３法則はドローンが飛行するのに重要な要素なのじゃ！
それって完全に物理学ですよね。さすが２級分野。すでに拒否反応出てます。
面倒だけどもやらないわけにはいかん！今日は、ニュートンの「運動３法則」の勉強じゃ
lesson38 ドローンの物理学 ニュートンの「運動３法則」！
ニュートンの法則「運動３法則」
力と運動の関係の勉強じゃ
第一法則 慣性の法則
「物体に他の外力の作用がなければ、その運動状態をかえない」という法則
ガリレイやデカルトが発見し、ニュートンがまとめた法則で、「ガリレイの慣性の法則」とも言われることもある。
外部から力が加えられない限り、静止している物体はそのまま静止しようとし、運動している物体は同じ速度（等速直線運動）を続ける。
第二法則 運動の法則
「物体の加速度は、その物体に作用する力に比例し、物体の質量に反比例する」という法則
はい！ 理解不能！ 思考停止しま～す
あまたつ君帰ってこ～い
物体に力が加わると、物体の運動が変化します。運動の変化とは「加速度」を表しています。
力と加速度の関係には、物体の質量も関係してきます。
力をF 加速度をa 質量をmとすると、物理の式の中では最も有名と言ってもいい「運動方程式」で表す事ができる。
力は、質量に加速度が加わることで大きくなります。→はベクトルといい、力の方向を表しています。
また、運動方程式をa（加速度）について解くと、
を得る。加速度の大きさは、外部から与えられた力Ｆに比例して大きくなり、物体の質量に反比例するということになる。
つまり、重いものを動かす時は、大きな力が必要であるということじゃ。
第三法則 作用反作用の法則
「２つの物体Ａ・Ｂが隣り合う時、物体Ａが物体Ｂに与える力と、物体Ａが物体Ｂから受ける力は、大きさが等しく逆向きである」という法則
手で壁を押しても、壁に手がめり込まない場合、壁も同じ力で押し返していて釣り合っているというような考え方じゃ。押す力を作用、押し返す力を反作用と呼ぶ
重力
重力が関係してくる運動を計算する時は、鉛直下向きに働く加速度として考えます。これを「重力加速度」と呼びます。簡単な計算を行う為、重力加速度は、９．８m/S２とするのが一般的です。
ドローンとの関係
ドローンの運動原理を理解する為には、この運動３法則を理解する必要があるのじゃ
ドローンは摩擦が少ない為、意図的に力を生じさせない限り、動き続ける事になります。
フレア操作
飛行中のドローンは空気抵抗の他に摩擦がない為、回転翼機は進行方向と逆方向に機体を傾ける操作が必要となります。
揚力の計算
飛行させようとするドローンの離陸重量が、ある重量時の４倍になった時、飛行を維持するために必要な揚力は、力と加速度の計算式より、４倍になります。
翼が生じる揚力は、対空速度の２乗に比例します。
翼の対空速度を２倍にすると、揚力は４倍になり、逆に半分になれば揚力は1/4になります
慣性力
外部から力が加えられない限り、静止している物体はそのまま静止しようとし、運動している物体は同じ速度（等速直線運動）を続けることを「慣性」と呼びます。
この慣性によって生じた力を「慣性力」と呼びます。
ポイントは、この慣性力は、実際にエネルギーが生じたわけではなく、見かけ上の力という事じゃ
コリオリの力
直線的な慣性力ではなく、回転している時にも慣性力が働きますが、これをコリオリの力と呼びます。回転しているところでは、物体は特殊な力が加わったような動きをします。これは直進しているように見えても、回転しているので特殊な動きになるのです。
地球は自転をしている。だから私達が東西を縦断するように（例えば北から南に向かって）移動した場合、コリオリの力をうけるのじゃ。北半球で発生する台風が反時計回りなのもコリオリの力のせいじゃ
検定問題
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問１ 質量１０ｋｇの物体に２０Ｎの力を加える時、その物体の加速度の大きさとして正しいものを選びなさい
① １m/ｓ2
② 2m/ｓ2
③ 10m/ｓ2
④ 20m/ｓ2
ドローンの教科書 上級テキスト 無人航空従事者試験２級対応問題より
問２ 質量３ｋｇの機体を空中において同じ高さで飛行させるために必要な揚力として、最も近いものを選びなさい。ただし、重力加速度９．８m/ｓ2
① ９．８Ｎ
② １９．６Ｎ
③ ２９．４Ｎ
④ ３９．２Ｎ
まとめ
ドローンにかかる力を理解する事は大事な事じゃ
そうですね。フレア操作を意識しただけで、ドローンがうまく操作できるようになった気がします。
※参考 ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書
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Ｑ１：② Ｑ２：③
ドローンも保障付きでレンタル可能です↓
ドローン検定協会公式ＢＯＯＫ ドローンの教科書
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