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電気の歴史 03

電気の流れがワッカのようにつながっているものを回路(circuit)という。

蝋とウールをこすると、電子が蝋に集まり、電子の不足がウールに起こる。この状態だと蝋とウールは引きつけあう。

この状態の蝋とウールを線(伝導体)でつなぐと、蝋からウールに電子が移動し、バランスされるところまで移動する。

こすった状態の蝋やウールは充電(charge)されているといえる。位置エネルギー(potential energy)を持っているとも言う。

蝋とウールを線でつないだとき、線を電子が流れるなら、その流す力を電圧(voltage)という。

充電が高いほど、あるいは位置エネルギーが大きいほど電圧も大きくなる。

電池は充電されていて電圧がある。でも電圧があってもそれが流れるところがなければ、電子は流れないので、電池だけおいてあっても電子は流れない。電池のマイナスから電子が出て行き、+に入ってくる。

電池の回路の中にいれれば、電子が流れ始める。このような回路の中の電子の流れを電流(current)という。常に一方向に電子が流れている場合は直流(direct current(DC))という。

電気の歴史 02

原子の種類によって、電子がどれくらい自由なのかが決まる。

金属などの一番外側の電子はすごく自由。こうゆう電子のことを自由電子という。

ガラスなどの電子はあまり自由じゃない。でもこすったりすれば一部は移動できる。

電子がどれくらい自由に動けるのか、とう指標を伝導率(伝導性、conductivity)という。

自由電子の割合が大きい物質は伝導体(conductors)と呼ばれる。

電子があまり動けない物質を絶縁体(insulators)という。

伝導体の例:
銀、銅、金、アルミニウム、鉄、鋼、真ちゅう、青銅、水銀、黒鉛、汚い水、コンクリート

絶縁体の例:
ガラス、ゴム、油、アスファルト、グラスファイバー、磁器、陶磁器、石英、乾いた綿、乾いた紙、乾いた木材、プラスチック、空気、ダイアモンド、純水

伝導体かどうかは光が通り抜けるかどうか、みたいな感じで理解するといい。伝導=透明、絶縁=不透明

伝導体の例の中では銀がもっとも伝導率が高い。コンクリートはそうでもない。

温度によっても伝導率は変わる。ガラスは熱くすればするほど伝導率が上がる。

金属は熱くすると、伝導率が下がる。冷やすと上がる。ものすごく冷やすと完全な伝導体(超伝導、superconductivity)になる。

自由電子は通常ランダムに動いている。これが方向を持って動いているのが電気または電流。

電流は水流みたいなもの、物質の間を電子が流れている。

でも本当はひとつの電子がずっと動いているわけではなくて、となりの電子を押して伝わるみたいなイメージ

その伝わる速さは光の速さと同じ。でも別に電子が光の速さで動くわけではない。

導体が途中で切れていていると、水の流れるパイプの先端が塞がれているみたいなイメージになって電気は流れない。

パイプに水が流れてるとパイプが腐ったりするけど、電気の場合はそういうのはない。でも熱くなったりはする。

電気の歴史 01

電気の歴史

静電気が最初。ものをこすると、くっついたり反発したりすることを発見。

ものをこすることにより、なんらかの流体がものの間を移動すると考えた。この移動をchargeと呼んだ(知られた)。シャルルドュファイ

この流体は一種類で、これの過剰と過小が摩擦により起こると考えた。ウールと蝋をこすったとき流体が蝋からウールに移動すると考えた。その結果、流体のバランスをとろうとして引き合うと考えた。このとき蝋はnegativeになり、ウールはpositiveになると考えた。これが将来、電気の勉強で混乱を生む原因になった。(フランクリンルーズベルト)

電気のチャージはクローンによって正確に行われた。

ずっとあとになってこの流体は電子(electron)であることがわかった。electronの語源はギリシア語でamber(琥珀)。

さらに原子、陽子、中性子も発見された。

原子は陽子と中性子がくっついたものが中心にあり、これを原子核という。その周りに電子がある。

陽子の数がその原子の質を決定した。

中性子を原子核から取り除いたり、原子核に付け足したりすると、その原子は放射能のような核属性をもつようになる。

陽子や中性子は取り除いたり付け足すのが難しいが電子は簡単。

電子は原子核から一定の距離で引き合っている。この力が静電気のもの。

電子同士は反発しあう。陽子同士も反発しあう。

陽子は距離が近いと、強い力で引き合う。

電子はnegative、陽子はpositive。

中性子にchargeはない。

chargeは電荷と訳す。

ものをこすったとき電子が移動する。流体は電子。

ものをこすって移動した電子は、そのまま移動されたままなので「静」電気という。static
ウールと蝋をこすると、ウールから蝋に電子が移動する。考えられていた流体の反対。

電子がいっぱいあるほうがマイナス(negative)ないほうがプラス(positive)。

ファラデーが静電気はバッテリーや発電機と同じことに気づいた。