最後の章では、電流の歴史を振り返りながら、その点について更に深堀りしていきたいと思います! 電流の歴史 それでは最後に、電磁気学の歴史の中でも特に電流にスポットを当てて、 今なぜこのような電流の向きの定義になっているのかを探って いきます。 初めての電流の定義 18世紀(1700年代)に入ったころから、人類は本格的にこの世界に電気というものがあることに気づき始めます。 人類が 最初に気づいた電気は静電気で、何か違う物同士をこすり合わせると、物を引き付ける不思議な力が生まれる ことに気づきました。 (小学生のころにやった、下敷きで頭をこすると髪が下敷きに吸い付くあの現象です) それから、電気を貯めるライデン瓶というものを発明したり、科学者が実際に貯めた電気によって感電(超強力な静電気を受けたり)したりしながら、この力の正体を探っていきました。 また、 その不思議な力には2種類あって、同じもの同士は反発するし、違うもの同士だと引き寄せあるう ことも分かってきました。 そして1750年くらいになると電気の実態もだいぶ分かってきて、アメリカの物理学者 「ベンジャミン・フランクリン」は電気を次のような特徴を持っているものだと提唱 しました。 フランクリンの電気の考え! 電気は1種類で、全ての物質が持っている 電気は非物質的な流体である その流体が過剰にあると+に帯電する その流体が不足すると-に帯電する 上記のようなフランクリンの提唱は、 当時発展していた電磁気学の実験結果と良く合っていたため、広く受け入れられる ようになりました。 そして、いつ誰が決めたのかはっきりと記録に残っていませんが、初めての電流の定義は下記のようになりました。 電流は、非物質的な流体である何かが、+に帯電しているものから-に帯電しているものに向かって流れている。 これは、+から-に流れると定義されている現在の電流の定義と全く同じですね。 しかし、フランクリンが 電気の正体だといっている「非物質的な流体」が何なのかはこの時点では全く分かっていません でした。 豆知識!ベンジャミン・フランクリン 18世紀に大活躍した、アメリカ建国の父と称えられている英雄。物理学者の他、政治家・外交官・実業家としても活躍し、万能人間と呼ばれていた。物理学者としては、雷雲に向かって凧を飛ばすという、現在ではほぼ自殺行為としか思えない実験をして雷が電気であることを証明したことで有名。 150年後に電子を発見!
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それでは、静電気がおきやすい人の体質を改善する方法はどんな方法があるのでしょうか?
電流と電子の流れの向き。 もしかしらた、 物理学の中で最もややこしいことの一つ かもしれません。 なぜならば、今の物理学の定義によると 「電流の正体は電子が一定方向に移動することだが、電流の方向と電子の移動する向きは逆」 となっているからです。 はいっ?何かのとんちですか?一休さんでも呼んできた方が良いですか?という気分になってしまいます。 これを川の流れで例えたら、 「川の流れの正体は水が高い方から低い方へと移動することだが、川の流れと水の移動する向きは逆」 と言っているようなものです。 全く意味が分からないですよね。 私自身も 中学校の理科でこのことを習ってとても混乱した記憶がある ので、今回はなぜこんなことになってしまったのか徹底的に調べてみました! このページでは、 電流の向きと電子の移動する向きの違いと共に、なぜ逆になってしまったのか を分かりやすくお話していますので、ぜひ最後まで読んでみてくださいね(^^) 電流と電子の流れの向き それでは早速ですが、まずは 電流と電子の流れの向き を確認していきたいと思います。 こちらです。 電流と電子の流れの向き! 【電流】電気の+側から-側に向かって流れる 【電子】電気の-側から+側に向かって流れる 分かりやすいように図にすると、下記のようになります。 やはり、 電流と電子の流れの向きは逆になっている のですね! そして導入文でも少しお話した通り、 電流の正体は電子の流れであり、実際に電線の中を流れているのは電子だけ です。 ならば、 なぜ電流の定義は+側から-側に向かって流れるとなってしまった のでしょうか? 次の章からは、その謎について迫っていきます! 別次元のエネルギーは、電気的エネルギーに変換される - 遠い旅. 逆方向になった理由 それではここからは、 電流が電子の向きと逆方向に定義されている理由 についてお話していきます。 まずはその理由を一言で表すと、こちらになります。 電流の向きが電子と逆な理由 電流が発見された当時(電子発見の約150年前)、何が流れているかまでは分からなかったので、とりあえず+から-に何かが流れていると決めたから。 そうなのです。 電流というものが存在しているのが分かってきたのが1750年くらい だったのですが、その時は何が流れているかまでは分からなかったのです。 なのでとりあえず、 「どうも電流という電気の流れみたいなものがあるけど、何が流れているのかは良く分からないから、とりあえず+から-に何かが流れていることにしよう。」 ということに決めたのです。 そして 1900年になってからやっと電流の正体が電子であり、その電子は-から+に流れていることが分かった のです。 しかし、このときに 電流の向きの定義は変わることなくそのまま引き継がれて、現在でも電流の向きは+から-方向に流れるという定義 になっています。 そうすると、自然とある疑問が生まれてきます。 「1900年に電流の正体が電子の流れであることが分かったのに、なぜ電流の定義を変更して-から+に流れることにしなかったのか?」 という疑問です。 なぜ電流の定義は変更されなかったのでしょうか?
こうして電流の正体が何かは分からないまま、約150年の月日が流れました。 しかし、電流の正体は分からなくても、 この150年間での電磁気学の発展は目覚ましく、下記のような発明や発見 がありました。 静電誘導の発見 クーロンの法則 電池の発明 電流の磁気作用の発見 ビオ・サバールの法則 アンペールの法則 オームの法則 ファラデーの電磁誘導の法則 レンツの法則 ジュールの法則 フレミングの左手の法則 そして これらは全て、「電流は+から-に流れている」ということを前提にして組み立てられていった のです。 さらに驚くべきことに人類は、1880年ごろになると、 まだ電気の正体が分かっていないのに商用電源の実用化 までしてしまいました! ※商用電源の歴史については別ページで詳しくお話していますので、興味のある方はこちらのページにも遊びにきてくださいね。 電気はとても便利だったので、 あっという間に全世界に広がって いきました。 そしてこの時も、当然のように 電流は+から-に流れるものとして全ての電気設備が作られて いきました。 そのような感じで電磁気学の歴史が深まったり、商用電源の設備が世界中に広がっていく中、 1900年ごろ、イギリスの物理学者「ジョセフ・ジョン・トムソン」によって遂に電子が発見 されました!
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