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電流と電子の流れ方の違い
- 電流と電子の流れ方の違いについて初歩的な質問をします。
- なぜ電流はプラスからマイナスへ流れるのかについて疑問を持っています。
- 中学理科レベルで結構ですので、詳しい方、よろしくお願いいたします。
- 物理学
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大きな誤解をされてます。!!!電荷の移動である電流と電子は直接は関係ないです。 電池の正極から負極に電流が流れるが、電子は負極から正極に移動する・・・と言った時点でこの二つは無関係なのです。ここを理解していないからそのような不満にいたります。 では、電解質を溶かした水に電圧をかけると、陽イオンが陰極に向かって移動しますが、そのときは？？ 直径1mmの電線に1Aの電流を流したとき一瞬にして電流が流れます。しかし、電子はカタツムリの歩みより遅い速度でのらりくらりと動いているだけですよ。 アメリカのフランクリンが、電気には正負があるのではなく、電荷の多い少ないで電圧が現れること。多いほうから少ないほうに電気が流れることを示した。そして、一方をより電荷が多いと言う意味でプラス・マイナスを決めたことに由来します。そして、御存知の帯電列で摩擦電気のガラス側を正、琥珀側を負としたことに由来します。 その後、電荷の移動の犯人のひとつに電子が発見され、それがたまたま負の電荷を持っていたにすぎません。 半分だけ水を満たしたガラス瓶を筒でつないで上下に立てると、空気が下の瓶から上の瓶に移動した・・水は下に移動したけど空気は上に移動したと言う程度の問題です。 電子が負電荷を持っていようが、何の不都合もありません。 高さの異なる、ふたつのタンクをホースで繋いでバルプを開けると、下のタンクに直ちに水が移動しますが、水分子自体が上のタンクからやってくるわけではありません。水分子自体は、ほんの少ししか移動していない。電気のスイッチを入れると、電荷は直ちに移動しますが、電子がその速さで移動しているわけではありません。 電荷とその電荷の担い手--電子であったりイオンであったりプラズマであったり---は区別しましょう。
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- fxq11011
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N9さんですね。 電流が流れた、この現象は例えば、線をつないだ瞬間に観測できますね。 一方電子が実際に移動するのは、それに比べて非常に遅いですね、電子の移動を観測したのでは、現実に起こる現象についてゆけませんね。
お礼
ありがとうございました。
- Fuhaima
- ベストアンサー率43% (23/53)
まあ、1人が納得できないことが世界に受け入れられるとは思えませんが。。。 たしかに、定義を変えればあなたのような不満は消えると思います。しかし、社会的科学的習慣の変更を余儀なくするといったこと以上にこういうことが受け入れられないのではないかと思います。 いま、日本人に地動説を信じ切っている人がどれぐらいいるのかわかりませんが、たぶん、ゼロに近いと思います（でも、月にはアポロは到達したことはないと言い張る有名大学教授もいたのでゼロと言い切る自信はありません）。 我々は圧倒的に大きく光を放つ恒星である太陽が中心にあって、冷えて小さな星々が回っていることを聞いても違和感を覚えません。大きく重く明るい太陽を中心に太陽系を考えるのは考えやすく理にかなっていると思います。これを無理に地球中心に置き換えることも可能ですが複雑ですっきりしたものとなりません。 さて、電子が発見されてみると、その質量は原子核の何千分の一と小さく、原子は原子核を中心としてその回りを電子が回っていて、電子の個数は原子核の電荷を中和するだけの数が回っていることがわかりました。 そこであなたでしたら、この中和的構造の中でどっちをプラスにしてどっちをマイナスにしますか？現状の逆にしてみる気はするでしょうか？やっぱり、マイナスを中心に捉えるというのは違和感が大きいのではないでしょうか？
お礼
違和感あります。そういわれてみると確かにそうですね。
- 中村 拓男（@tknakamuri）
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消費税率の変更のようにはゆかないでしょうね。 どこかの国が旗振って、全世界的な合意を得る必要があります。 教科書や専門者の書き換え、様々な製品や取説の 正負の表示の変更などを事故などを起こさぬように整然と 実行する必要があります。 ＃ガロンをリッターに変更したとたんに起きた飛行機事故などがあるので・・・ 磁力の方向がそのままなら右ねじは左ねじの法則に フレミングは法則も左右が入れ替わります。 今の数学は回転に関して右ねじ(右手系)が基本だから電磁気学の 公式のあちこちにマイナスが現れそうですね。 磁場も逆転したいという要望もでてくるかも。 アノード(流れ込む電極)とカソード(流れ出す電極) とかいう表現も逆転するのでしょう。 Positron(陽電子) も Negatron(陰電子)かな？ まだまだ、いろいろと不都合がありそうです。 しかもとりあえず誰も困っていない。 「学問的にすっきりしたい」 という理由だけでは無理でしょうね。
お礼
広まってしまったから、変更を諦めたのではなく、法則を改めた際に膨大な修正が生じてしまうことが問題なのですね。今まで右だったものが突然左に変わるのはちょっと危険ですね。ご回答ありがとうございました。
＞正孔というものを初めて知りましたが、電子が関与しなくても電流が流れるならば、そもそも電流は何を主として流しているのでしょう？電流は「電気の流れ」と書くのに、逆に流れる電子があったり、電子が関与しない場合もあったり、そもそも電流を河の流れのように思うイメージが間違っているのでしょうか？ 正孔はP型半導体中で電荷を運ぶ、電子が足らない部分で穴のようなイメージです。電子が関与していないわけではありませんが、プラスの電荷を持った穴が移動するイメージです。 電解液中では陽イオンはマイナスへ向かって、陰イオンはプラスへ向かって移動します。 川のながれのようなイメージですが、その速度は極めて遅く、条件によって変わりますが金属中の電子の場合、一秒間に数mmの速度です。 銅線に電圧をかけると、銅線の中の自由電子が一斉にプラス方向へ（亀くらいの速度で）動きます。 電解液中でも陽イオンと陰イオンが互いに逆方向にゆっくり移動を開始します。 電極では、電子の受け渡しが行われます。
お礼
補足説明ありがとうございました。よく分かりました。
- nekonynan
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電流と電子の流れるほうが逆さまの理由は次の通りです。 人間は当初その昔は、電子を見ることはできませんでした。見えなくても電気について実験をして電気理論を確立してきました。 人類が発展してくるに従い新しい発明がドンドンされてきます。その結果、電子（本来電流）が流れる方向が逆さまであることが発見されてしまったのです。それまでに、確立してしまった電流の流れ反対であったのです。 もし、これで電流の流れる方向を逆さまに定義しなおすと、いままで確立した電気理論が崩壊してしまします。仮に電流の流れる方向を逆さまに定義しなおせば・・・どうなるのか・・・ 地球の全ての人この情報を伝達をして、新しい定義にしたがって貰う必要があります。 では、新しい定義が２０１４年１月１日から開始としましょう・・・・・２０１４年１月１日以後に変わったのが知らない人も居てる訳です。 はい大混乱です。実例を書けば、アースは昔は、旧規格のマイナス接地→プラス接地に読み替える。２０１４年１月１日からはプラス接地と書かれているが、旧規格で接地されている電気設備にまちがって接続すれば・・・ショートして大惨事となります。 そんなわけで、変更できる訳でもなく・・・電流は便宜上、プラスからマイナスに流れる、電子の移動はマイナスからプラスへ と成った訳なのですな
お礼
電気関連の規格を変えるのは大仕事なのですね。ありがとうございました。
電流が流れるのに、必ずしも電子が関与するとは限らないのに なぜ、電子の動く方向だけを基準にしないといけないのでしょうか。 正孔はプラスからマイナスの方向へ移動しますし、電解液中では陽イオンはプラスからマイナスの方向へ移動します。
補足
正孔というものを初めて知りましたが、電子が関与しなくても電流が流れるならば、そもそも電流は何を主として流しているのでしょう？電流は「電気の流れ」と書くのに、逆に流れる電子があったり、電子が関与しない場合もあったり、そもそも電流を河の流れのように思うイメージが間違っているのでしょうか？
質問になってしまいますが、電子の流れそのものが電流なのでしょうか。
電子の流れがマイナスからプラスへと流れることが分かったのは、トムソンの陰極線の実験だったと高校の時に物理の先生から聞いたことがあります。プラスからマイナスに流れるとして磁界と電流の関係（右ねじの法則など）がうまく説明できるしとして、そのままで使っているそうです。
お礼
中学時代に手を使って教わった覚え方も、私の主張通りに変えるとめちゃくちゃになってしまうのでしょうか。今のままでも説明が成り立つのなら、このままで良いように思えてきました。ありがとうございました。
- Saturn5
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おっしゃることはよくわかります。 電流の方向と電子の方向の整合性を持たせるために、電子をマイナスの電荷と 定めたのです。変えるならな電子の方向がわかった時点のことであり、 今となっては原子核が＋で電子は－が定着したので変更される可能性は０％です。 たとえそれが絶対的に良いことであっても、決まったものを変えるのは大変です。 世界の国々は度量衡を統一するためにメートル法を制定しました。 日本やヨーロッパの国々はそれに従いましたが、アメリカのみはヤード、ポンドを 使っています。温度も華氏です。 明らかに世界標準からはずれた後進国ですが、なかなか変更されません。
お礼
例が分かり易かったです。確かに、変更されずにそのまま使用して成り立っているもの(こと)って結構沢山ありますね。決まってしまったものを変更する大変さがうまくイメージできました。
- jusimatsu
- ベストアンサー率11% (171/1438)
ざっくり言うと、「そういう前提で理論体系を構築している上、それで何の不都合も無いので、いまさら変更に膨大なリソースを投下したり、わざわざ混乱を惹起する必然性は無い」ということです。
お礼
成る程、分かり易いですね。ありがとうございました。
お礼
中学時代、電解質の例は陰イオンが移動する影響というか、その現象とセットで陽イオンも移動していのだと、ずっと勝手に勘違いしていました。タンクの例が分かり易いです。繋がりはするけれど、そのスピードで移動しているわけではないのですね。ありがとうございました。