電気はどのように流れるのでしょうか？

電気は、荷電粒子、主に電子の移動により導電性材料中を流れます。電気の流れの背後にある基本的なメカニズムは、ある原子から別の原子への電気エネルギーの伝達です。電気の流れを簡単に説明すると次のようになります。

1. 導体と絶縁体:

材料は、電流を流す能力に基づいて導体と絶縁体に分類できます。金属などの導体は、自由電子として知られる最外電子を緩く保持しており、原子から簡単に外れてしまいます。一方、絶縁体は電子がしっかりと結合しているため、移動することが困難です。

2. 電位差 (電圧):

電気が流れるためには、回路内の 2 点間に電圧とも呼ばれる電位差がなければなりません。電圧は、電子を移動させる電気的な圧力または駆動力を表します。

3. 導体内の電子の動き:

導体がバッテリーなどの電圧源に接続されると、電圧によって導体内に電界が生成されます。この場は自由電子に力を及ぼし、自由電子を原子から切り離して動き始めます。

4. 電子ドリフト:

導体中の自由電子の動きを電子ドリフトといいます。これらの電子は、電場によって駆動され、電圧源の正端子に向かってドリフトします。

5. 電流と抵抗:

電子の流れが電流を構成します。電流の強さは、自由電子の数、その移動度、および導体の抵抗によって決まります。抵抗は電流の流れに対する抵抗を表し、材料の抵抗率、導体の長さと断面積などの要因によって影響を受ける可能性があります。

6. 完全な回路:

電気が継続的に流れるためには、完全な回路が必要です。これは、電子が電圧源のマイナス端子から導体を通ってプラス端子に戻るための閉じた経路が必要であることを意味します。

7. 従来の電流と電子の流れ:

歴史的には、実際の電荷担体は電子であっても、電流は正電荷の動きに基づいて定義されてきました。この慣例により、正の端子から負の端子へ正電荷が流れることを想定した「従来の電流」という用語が生まれました。実際には、反対方向に移動するのはマイナスに帯電した電子です。

要約すると、電気は導電性材料内の自由電子の移動によって流れます。回路内の 2 点間に電位差が確立されると、電子が正端子に向かってドリフトし、電流が発生します。この電子の流れは、完全な回路と電圧源がある限り続きます。