電地のプラス極から「豆電球」を点灯して

質問

小学生の娘からの質問で私にはまったく分かりませんのでお聞きしたいのですが？

電地のプラス極から「豆電球」を点灯してマイナス極に戻る流れの中で。
「豆電球」を点灯したあとマイナス極に戻る所は何が戻ってるの？
という質問です。
何が電池に戻っているのでしょうか？

母子（頭脳は共に子供）にお教え下さいませ。

回答No.8

gator · ベストアンサー

苦労されているようですね。

まず、電子がマイナス極から出て、プラス極に戻るというのは良いでしょうか?
ややこしいですが、他の方の回答にあるように、電流はこっちに流れると決めて
しまったあとで、実際に電子が逆方向に流れているということがわかったため、
マイナスの電気を帯びた粒子が電流と逆方向に流れるという説明にしたそうです。

さて、水路を考えます。水は高いほうから低い方へ流れます。電子はマイナス極
を高いと感じ、プラス極を低いと感じます。マイナス極から出た電子は水が高い
方から低い方へ流れるようにプラス極へと流れます。電池はそれをもう一度高い
ところへ汲み上げる働きをします。

次に水路の途中に水車を置きます。水は水車を回しますが増えも減りもせず流れる
じゃないですか。電子も違うものになるわけでも、減るわけでもなく、プラス極に
もどるのです。

さて、電球で起こっていることを説明します。今度は水のかわりにビー玉で考えま
しょう。電線の中を電子は何の邪魔も無く流れるのではありません。必ず電線を
構成している金属の原子があり、電子が通るのを邪魔します。丁度ビー玉を転がす
道に釘が打ってある感じです。これを抵抗と言います。普通の電線はその釘の数が
少ないので抵抗が少ないのですが、電球の所はその線が細かったりして抵抗が高く
してあるのです。丁度幅が狭く、釘がたくさん打ってある感じ。そこをビー玉が
流れるときっと音がたくさん出るでしょう。電子も原子にたくさんぶつかりながら
ながれると原子の振動が大きくなります。どんどん振動が大きくなると、温度が
上がります。少しだとちょっと赤い感じ。それがだんだんオレンジになり、黄色に
なりというように、温度が上がると明るくなります。空気中だと線が焼けきれて
しまうので、電球の中は空気を抜いて真空になっています。これが電球です。

もう一度いいますけど、原子を振動させた電子はどこに行くわけでもなく、また
プラス極に戻ってきて、「高い」マイナス極に電池によって汲み上げられ、また
流れるのです。

補足

gatorさんのこの場をお借りしてお答え頂いた皆様へ。
ranxさんの仰る通り根本的に考え違いしてました。そもそもマイナス極からプラス極に電子が向かっているとか、電子が流れているという言葉通りのイメージや、「豆電球」で何かしたんだから変わったんだろうとか（これを子供はゲームでよく使うそれ自体のライフが減ったのか？それとも10人いる兵隊が2人になったのか？と言う様な考えでいたようです）。
私もプラス極って凸状でいかにも何か出てる気がするし、プラスと言うのもポジティブでいい響きだからそう思いこんでいました。これじゃマイナス極が浮かばれないからこれからは大事にします。
皆様に質問する前に母親の宝刀「先生に聞いてこい」を発動致しましたが、先生には、はぐらかされたようです。でも皆様の回答を見て休み時間に子供にちょちょっと説明できる事ではないと思いました。
質問してよかったです。わからないもの同士がわからないことを話す事ほどつらいことはありません。導線も銅で出来ているイメージがあるから銅線だと思っていたし。
また稚拙な質問させていただくと思います、その時はまた宜しくお願いいたします。
お体ご自愛下さいませ。
ranxさんbrogieさんgatorさんにはこの場のお礼で失礼いたします。有り難うございました。

回答No.7

brogie

No.5のbrogieです。
お礼についての回答です。

＞「豆電球」に入った物と、そこで何かして出て来た物が同じとは思えない？
＞じゃあ何なの？という事なんですが。

通過しただけです。同じ電子です。その電子は区別できません。別に仕事をしたからと言って、疲れてはいません。

>>－イオンは電池のプラス極からマイナス極へ
＞このマプラス極も分からないわ？

電池の＋極に＋イオンが、－極には－イオンが集まるから、それぞれ＋極、-極になるのです。－極から電子が出て、導線を通り、豆電球を通り、＋極に到達して、その電子は＋極の＋イオンと中和するのです。

なぜ、電子が動くのでしょうか？
それは導線の中で移動できるのは自由電子しかあいません。
液体の中では、＋、－イオンが移動できます。
半導体では、以前回答したように、電子とホール（プラス）が移動できます。

お子さんと頑張ってネ！

回答No.6

ranx

勝手な推測ですけれど、かなり根本的なところで、ちょっとした誤解があるのではないでしょうか。

全然別の例ですけれど、ろうそくに火を点けると光が出ます。で、ロウはどんどん減っていきます。
多分これなら問題ないのですよね。ですけど、ちょっと待って下さい。ロウが光に変わったと考えて
いませんか？そうではないのです。ロウは水蒸気や二酸化炭素といった気体に姿を変えて空気に
混じりこんだだけなのです。光になったものは、全然別のものです。それは形の無いもので、科学者が
「エネルギー」と呼んでいるものです。光になったのは、ロウではなく、ロウの持っていたエネルギー
だったのです。

豆電球の話に戻りましょう。電池の中にはエネルギーが蓄えられています。電池から流れ出した電流は
このエネルギーをたくさん持った状態です。豆電球の所まで来ると、このエネルギーが光という形で
飛び出します。エネルギーの少なくなった電流が電池に帰ってきます。

というわけで、途中でエネルギーを放出しているだけで、戻ってくる電流が元のものと違うというわけ
ではないのです。（専門家の皆さん、細かいところはつっこまないで下さい．．．(- - ;）

回答No.5

brogie

導線の中では皆さんがおっしゃっている通りです。

＞「豆電球」を点灯したあとマイナス極に戻る所は何が戻ってるの？

これは電池の中での出来事をお尋ねですね？
電池の中では化学変化が起きていますので、＋イオンと－イオンがありますので、
＋イオンは電池のマイナス極からプラス極へ、
－イオンは電池のマプラス極からマイナス極へ

移動します。これが起電力になります。
この起電力により、外部に電流を流すことができます。

また、半導体の内部では電子とホールが移動します。

お礼

すみません「豆電球」を点灯したあとの「豆電球」
から電池のプラス極（さっきまでの私はマイナス極）までの導線の中では？
という意味です。
「豆電球」に入った物と、そこで何かして出て来た物が同じとは思えない？
じゃあ何なの？という事なんですが。

>>－イオンは電池のマプラス極からマイナス極へ
このマプラス極も分からないわ？

回答No.4

Methyln

もっと小さい子に説明するのは楽なんですけどね。
元気いっぱいの電子が、電球のところで仕事をして、疲れた電子がまた
おうち(電池)に返ってくると言う感じで。

小学生くらいですと、電子の流れについて教える必要とかあるんですかね？
実際にはマイナスから電子が導体の中を順番に原子の中の電子を入れ替え
ながら伝わっていき、電球のところで抵抗があるので熱と光が発生。
でも、"電子が使われる"とか"無くなる"ということは無くそのまま
電球の反対から出てまた電池に戻るということでしょうか？
(これなら電流は電球以前も以後も同じということが言えますし。)

水車を回しても、水車の上から流れてくる水と下に落ちる水の量は同じ
ように考えればいいのかな？
電池から出て行くのも電子、返ってくるのも電子です。

#う～ん、化学科出ててこれかよ？>自分

お礼

分かりやすいフレーズで有り難うございます。
「電球のところで仕事をして」そのあと、そのあとどうなるかが分からないわ。「燃えかす、あまり」と言うような概念だとわかりやすいんだけど？そう言う事じゃないんだろうなぁ。
まずはお礼まで、
有り難うございました。

回答No.3

noname#1457

#1の方の 何故 （＋）極から（－）極へ流れるというように教えるか・・について

電子(自由電子)が流れると言う事でＯＫです、
但し、水の様にダラダラながれるわけではありません。
こんな感じです
黒い丸（＋）の電荷をもった、まっ穴ぼこみたいなもんがあります
この穴ぼこ自身は自分では動きません・・
マイナスの成分を持つ電子がこのホールを（＋）方向に埋めます

（＋）○●○○○○○（－）
↓
（＋）○○●○○○○（－）
↓
（＋）○○○●○○○（－）

実際流れているのは、電子で （－）方向から流れているのですが
黒い丸は 逆方向に流れているようにみえますよね？
実際、黒丸の方が圧倒的に少ないですから、（＋）の動きとしては
（＋）から（－）へ移動しているというわけです・・

穴ぼことはなんぞや？という質問になりそうですが
原子の状態で電子が少ない状態・・とでも理解していただければ・・

（なんか、かなりあやふやな回答になってしまいましたが・・・）

お礼

皆様の御回答何回か読み返してますが。んん～あたま爆発しそうです。
取りあえず「マイナスから」の所からあたま切り替えなくちゃ。
補足お願いするかも知れませんが、まずはお礼まで、
有り難うございました。

回答No.2

hiromuy

実のところ、電流とは何が流れているのかと申しますと、「電子」（マイナスの電気を帯びた極小の粒）というもので、マイナス極からプラス極へ向かって流れています。
では、なぜ電流はプラス極からマイナス極に流れると説明されているかというと、昔、まだ電流が電子の流れであるかとが確認されていなかった時代に、そう決めたからです。そして現在でも、その考え方を通しているわけです。
ですので、ご質問に対する厳密な答えは、マイナス極から電子が出て、プラス極に入る（電池のプラス極に戻る）となります。
お子さんに説明すると、余計ややこしくなりそうですが、覚えておいて損はないと思います。

お礼

皆様の御回答何回か読み返してますが。んん～あたま爆発しそうです。
補足お願いするかも知れませんが、取りあえずお礼まで、
有り難うございました。

回答No.1

somo

実際には電池のマイナス極から電子という粒がでてプラス極に戻ります。電子の粒が沢山流れると電流になります。豆電球の中のグルグルのところは電子の粒が流れにくいのでオシクラマンジュウのようになって熱くなります。熱くなりすぎて光ってしまいます。学校で電気はプラスからマイナスに流れるとどうして教えるのかは忘れてしまいました。

お礼

皆様の御回答何回か読み返しましたが。んん～あたま爆発しそうです。
補足お願いするかも知れませんが、取りあえずお礼まで、
有り難うございました。