電気が流れるとは


普段の生活の中で、コンセントや照明など

は、良く目にします。

電気の発明により人々の暮らしは劇的に変わってきましたが

そもそも、電気って何だろう、と言う声を聴きます。

今回は身近なのだけど、謎の多い電気についてご紹介します。

電流とは

電流と聞くと、何かが電線の中を流れているのを

イメージします。

発電機からコンセントの間には、電線があり

その中を波の状態で電子が流れ

エネルギーが伝わります。

波と聞いてあまりピンと来ないかもしれませんが

身近な波で伝わる物には、音があります。

波で伝わる音

音は、波で伝わります。

例えば、こんにちは と誰かが声を掛けたとします

その声は、空気を伝わり、私の耳の鼓膜を振動させます

音は、小さな物質 粒子が飛んできて、耳の鼓膜に

ぶつかっている訳ではありません。

声を発した人の、口の近くの空気を振動させて

その空気がまた、隣の空気を振動させて・・・

を繰り返し、やっと耳まで届きます。

宇宙空間では、空気が無いので、音は伝わりません

よく映画で宇宙船が大きな音を出して飛びますが

あれは、演出でありフィクションです。

普段、音は空気を媒体として伝わっているので、媒体が無い空間では

波は伝わらないのです。

波は媒体が無ければ伝わらない。

では、電気はどうでしょうか

波で伝わる電気

電気も波の性質を持っています。

電気にとっての媒体は、導体と言われるものです。

導体とは何なのでしょうか。

導体とは、電気を流しやすい物質

電導率が高い物質を指します。

金属の多くは、高い電導率を持つ導体です。

金、銀、銅などは、たくさんの電気を流すので

電線などに使われます。

金属の希少性などからコスト面を考慮し

銅が選ばれています。

身近な電線は、ほとんど銅が使われている

のはその為です。

化学と量子力学

ミクロな世界の電気の動きを見てみましょう

銅などの物質を細かく砕き、分子レベルまで細分化し

それをまた、分離して原子として観測します。

原子は、核と電子で構成されます。

核は+のエネルギーを持っており

電子は-(マイナス)のエネルギーを持っています。

普段、電子は核のまわりをくるくる自由に飛び回ってます。

自由電子と言われる状態です。

しかし、外部から+のエネルギーを近づけると

電子は自由な振る舞いをやめて、外部の+エネルギーに引き寄せられます

又、-エネルギーを近づけると反対側へと移動します。

となりあった原子は、それに応じて中の電子は移動を始めます。

その隣の原子、またその隣へと伝わって行くのです。

このように電気は波として伝わります。

しかし量子力学から見た電子は、粒子であり波でもある

と言われます。

観測した時は粒子となり、見ていない時は波となる

研究による議論は、まだまだ答えは出ませんが

どちらでもあると言うのが現状です。

まとめ

私達は先人の知恵を生かして日々生活をおくっております。

普段の生活の中の豊かさも

研究者の観察、分析、規則性の発見によって

もたらせれてきました。

時代と共に、応用や技術の発展を繰り返し

これからもテクノロジーは発展するでしょう。

また先人の方々の意思を胸に

私達は、これからも電気を皆様に伝え続けたいと思います。

#電気 #電流 #量子力学 #電気工学

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