電流って何ですか？

質問

学校や参考書には、電流とは主に自由電子の流れだと教わりましたが、金属内の自由電子は、最外殻電子で普通に考えると数に限りがあるはずです。例えば、電池と導線を繋げば、電流が流れ導線が熱くなるはずですが、この状態はマイナス極付近の電子がどんどんプラス極に流れるといったイメージでよく教わります。しかし、数に限りがある自由電子がプラス極付近にどんどんたまっていってしまえば、いずれ電流は流れなくなってしまうような気がするのですが、そこら辺は実際どうなっているのでしょうか。ずっと気になっていることなのでどなたか教えてください。お願いします。

回答No.2

shkwta · ベストアンサー

これは、物理ではなく化学で学習するところです。
電池の中で化学反応が起こります。この化学反応によって、正極では電子が吸収され、負極では電子が供給されます。このため、起電力が発生し、また、電流が継続します。

化学では、電子を吸収する物質を酸化剤、電子を供給する物質を還元剤といいます。電池は酸化剤を正極に、還元剤を負極に詰めてあります。また、イオンが移動するための電解液（電解質溶液）が含まれています。

酸化剤は、電子を吸収するといっても負に帯電するわけではありません。還元剤は、電子を放出するといっても正に帯電するわけではありません。酸化剤や還元剤は、化学反応のとき、電子の数に見合う分の陽イオンや陰イオンを受けとったり放出したりします。

したがって、電池の中では陽イオンや陰イオンが移動しており、これが電池の中の電流になっています。つまり、電池の中でも電流は流れているのですが、その電流は自由電子ではなく、イオンの移動です。

化学の教科書にある「ダニエル電池」の説明などを読むとわかると思います（ダニエル電池では、硫酸イオンが正極から負極に移動して、これが電池内の電流になっています。）

お礼

そーなんですか。自由電子は以外と簡単に金属から抜け出せるんですね。そういえば、よく静電気の実験で、何かの棒を毛皮でこすって、帯電させるのを見たことがあります。あんな感じで意外と自由電子というのは自由にどの空間にも移動できるといったことでしょうか。

回答No.1

BLUEPIXY

電池から供給されている内は、流れ続けるということでいいかと思います。
（ぐるぐる回っている）
安直な例えですが、
水たまりがあって、そこから上のバケツに水をポンプによってくみ上げます。
バケツには穴があって、穴から水たまりに水が落ちてきます。
まあ、水が電子でポンプが電池のような感じでしょうか。
ポンプが動かなくなったら（電池の起電力がなくなったら）流れは止まってしまいますが。
結局閉回路になっていてぐるぐる回るということでぐるぐる回る力を供給しているのが電池ということでいいと思います。

電界を金属の板に掛けるような場合は、片側に電子が集まってしまうと思いますが、閉回路ですからそういう風にはなっていないです。
つまり電池の中も電気が流れるということです。

お礼

ありがとうございます。自由電子って本当に自由なんですね。