電流と電子について

質問

ガテゴリーが間違っていましたらごめんなさい。
たとえば、銅線に電気を流したとします。
電流は、+から-へ流れ 電子は、-から+に移動(流れる?)すると
習いました。これは、電流が流れるから電子が移動させられて
いるのでしょうか？(電子が移動するから電流が流れるのでしょうか？)
エネルギーは、電流が持っている？それとも電子？
蛍光灯なんかも電流が真空状態の中を流れているのでしょうか？
非常に初歩的な質問で ごめんなさい。
どうか ご教授宜しくお願いします。

回答No.4

noname#160321 · ベストアンサー

エネルギーは電位(電圧)×電子で、移動する電子の時間当たりの個数=電流に時間を乗ずるとエネルギー総量(ＶＡｈ=Ｗｈ=仕事）になります。
電流は他のお答えにあるように電子の移動をまとめて観測したものです。電子の荷電がマイナスのため電流が流れる方向は電子の流れる方向と逆になります。
蛍光灯は＃３のお答えとは異なり電子が両極の間を飛び回る放電管です。電子が移動中に水銀原子(ガス)にぶつかり、そのとき高エネルギーになった水銀から紫外線が放出されそれが蛍光灯内面の「蛍光物質」に当たり、エネルギーをもらった蛍光物質がさまざまな色に発光するため、種々の色の蛍光灯が発売されるようになりました。
蛍光物質がなかったら蛍光灯は水銀灯になってしまいます。
この程度のことは物理よりも化学でしょう。

お礼

ありがとうございます。
<移動する電子の時間当たりの個数=電流
<電流は電子の移動をまとめて観測したもの
エネルギー、電流は、電子が移動した結果(状態)を示した物と考えても
間違いでは無いようですね。(モヤモヤがとれ かなりスッキリしました)
蛍光灯のお話、解り易く解答下さり大変勉強になりました。

回答No.5

noname#54102

少し気になる回答があったので。
電流と電子の関係は、大体、皆さんが回答されている通りです。少し、観点を変えて書くと、、、

18世紀後半頃のことです。フランクリンが雷の研究を通じ、電気は物質でなく荷電流体でないかと考えました。ガルバーニが蛙の足にある物質を触れると動くことを見つけて、動物の中に電気が流れるのではないかと考えました。ボルタが異種金属の接触により電気が起こることを発見し、最初の電池を作りました。
このボルタによって、電流が発見されたというようです。
その後、電流の流れる向きを、たまたま現在のように決めてしまいました。

電子の発見は、19世紀の半ばぐらいです。トムソンは放電の研究をしていて、放電がマイナスの電気を帯びた粒子の流れであることを見出しました。これが、電子の発見です。
その後、金属の研究を通じ、電流が電子の流れであることが確かになってきました。その経緯は、よく知りません。

そこで、電流と電子の関係をなるべく分かりやすく書くと、
・電流の正体は、電子の「集団」が流れているものである
・電子はマイナスの電荷を持っているので、電流の流れと逆向きに電子が流れている
というようになります。

さらに続きがあります。
半導体が発見されると、半導体の中を流れる電流の正体は、電子だけでないことが分かってきました。電子が抜けた「あな」が、プラスの荷電粒子のように振舞って、電流となることが分かってきました。これを「正孔」といいます。正孔の場合、電流の流れと正孔の流れは同じになります。また、電子と正孔を総称して、「キャリア」という言い方をします。

>蛍光灯なんかも電流が真空状態の中を流れているのでしょうか？

正しいです。
残念ですが、「蛍光灯は蛍光剤や蛍光ガスを封入してあり、そこに高周波の電圧を掛けています電子が飛んでいるわけではありません」は、ちょっと正しくありません。
蛍光灯は、低圧水銀ランプと呼ばれるものの一種です。管内は、大気圧の1/100～1/1000ぐらいの圧力のガスが封入されています。真空と言ってもいいでしょう。ただ、「蛍光灯は蛍光剤や蛍光ガスを封入して」はいません。封入されているのは少量のガス（昔はアルゴンガスでした）と、水銀元素です。蛍光材が、管の内面に塗られています。
蛍光灯の両端の電極に電圧を掛けます。「高周波」ではなく、家庭に引かれている電源の周波数の50Hzまたは60Hzです（インバータでちょっと工夫しているものもありますが）。そうすると、管の両側の電極から、電子が飛び出し、管の中を行き来します。これをアーク放電と言います。つまり、管の中を電子が飛んで電流が流れているのです。ただ、交流なので、一方向の流れでなく、行ったり来たりしています。
飛んでいる電子は封入されてある水銀原子と衝突します。すると水銀原子から紫外線という眼に見えない光が飛び出します。紫外線は管の内面に塗られてある蛍光材に当り、蛍光材が眼に見える光を放ちます。これが、蛍光灯が光る仕組みです。
つまり、「蛍光灯なんかも電流が真空状態の中を流れている」のを利用して光らせているのです。

説明は、以上です。

＊回答を書いている間に、No4の方が正しい回答を投稿されました。私の回答は不要になってしまいましたが、少し分かりやすく書いたつもりなので、そのまま投稿します。

お礼

ありがとうございます。
歴史からひも解いての 非常にわかりやすい回答に感謝いたします。
とても一般人の方とは 思えないです。
半導体のお話に興味が湧いてきました 少し勉強して見ます。

回答No.3

Cupper

電子が移動するとマイナスの電荷が移動したことになります
（これ、物理的に正しい）
電荷だけを見ると、電子の移動方向と逆にプラス電荷が移動したように見える
これが電流

ぶっちゃけ、電圧とか電流とかの定義を設ける頃には電子の存在が知られておらず
プラス電荷を基準にしちゃったから電子の動きと逆になったんです

蛍光灯は蛍光剤や蛍光ガスを封入してあり、そこに高周波の電圧を掛けています
電子が飛んでいるわけではありません

お礼

ありがとうございます。
<電荷だけを見ると、電子の移動方向と逆にプラス電荷が移動したように見える
と言うことは、「プラス電荷は 存在しない」でいいのでしょうか？

回答No.2

chiezo2005

電流というのは電荷を持った粒子が移動しているときにその方向と量と速度をあらわしたものです。
銅線のなかでは上記の粒子に相当するのは電子になります。
したがって，
電子が-から+に移動するということを電流として表現すると+から-へ電流が流れると言うことになります。

蛍光灯の中はガスで満たされており放電が起こっています。
この場合は上記粒子に相当するのはイオン（大部分は＋電荷），と電子の2種類が存在することになります。

放電の場合はこれらのイオンと電子がガス中を移動することで電流が流れていると表現します。
イオンは＋なので電流と同じ方向，電子は逆向きに移動しています。

お礼

ありがとうございます。
電荷？
電荷の大きさによって 電流の量が変わるのでしょうか？
電子の量だけでは 電流は量れないみたいですね。
少し勉強してみたいと思います。

回答No.1

suzukikun

電子が流れるから電流が流れるのです。プラスからマイナスにしたのは電子が見つかっていなかったので磁力のN極が出る方から流れると考えてプラス／マイナスをつけたんじゃなかったかと思います。
蛍光灯も真空ではなくて中にアルゴンと水銀の期待状態のものが積めてあってその中を放電しています。ざっくり言うと雷と同じです。

余談ですがガテゴリーではなくてカテゴリー、化学でなくて物理の方が回答がつきやすいです。

お礼

ありがとうございます。
<電子が流れるから電流が流れる
すると 電子の流れ易さが抵抗で表され
流れる力を電圧と考えてもいいみたいですね。
・・・ツッコミありがとうございます(笑。