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自由研究  ⇒ 電気

電子と電気の速さ

電気の流れる速さは光や電波の速さと同じで秒速約30万kmです。
ですから、衛星を経由した電話やテレビなどのように、超遠距離を伝送されたもの以外は人間の感覚からすれば瞬時に信号が届きます。
さて、電気は何かというと、原子の中心にある原子核から最も遠い位置にある
電子が 原子核の束縛から解放されて一方向に動き出した状態です

ということは、電気が電子の流れなら電子の速度も秒速約30万kmかというと、電子の流れは通常ははるかに遅く秒速1mm以下です。
もっと速くするには電圧をかけて加速させる必要があります。
ブラウン管を使ったテレビ受像機や光の代わりに電子を使う電子顕微鏡などでは、数万から数百万ボルトの電圧で電子を引き寄せて電子の速度を加速させています。

おいおい、電圧1.5ボルトの乾電池の電気でももっと速いぞ!
という疑問が湧いてきますね。
1.5ボルトの乾電池から流れる出る電気の速度も言うまでも無く秒速約30万k mです。

電子の速度が遅くて、電子の流れである電気が超高速なのは奇妙です。
これを説明するために、両端が開いている管にビー玉をいっぱいつめたものを想像してみましょう。 
この状態で、管の一方の端から新たにビー玉を1個を押し込むと、その瞬間に管の他の端からビー玉が1個出ました。
管を電気を通す銅線、ビー玉を電子とすれば、これが銅線の中を電気が超高速で伝わる理由なのです。

電気の場合は乾電池などの電源から電子が銅線に押し込まれると、 近くの原子の電子が追い出されて、追い出された跡がプラスの電気を帯びるので、電源からの電子がそこに入り込みます。一方、原子から追い出された電子は近くの原子の電子を追い出してそこに入り込みます。
このように電子が振る舞って、結局、銅線の他の端から電子が追い出されて、プラスを帯びたところを目掛けて電子が出て電気が流れるわけです。
逆に考えると、電気は有限の速度しか持つことが出来ない理由にもなっています。

ところで、子供の頃、電子がマイナス極からプラス極に流れるのに、電気はプラス極からマイナス極に向かって流れるというのはおかしいと思っていました。
電気と電子の流れる向きは逆と憶えればいいことですが、電気の流れる向きの定義を変えて欲しいです。


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