第２６講 静電気と電流 教科書Ｐ．218～222 物質を構成する粒子と静電気の発生 について知る 導体と不導体(絶縁体)の違いを知る 電流の定義や，電圧と起電力を理解 する http://www.fzt.jp/ 【Ａ 静電気】 a.物質を構成する粒子 陽子 ：正の電気を持つ 原子核：正の電気を持つ proton Atmic nucleus 中性子：電気を持たない 電子 ：負の電気を持つ neutron electron 陽子 原子 + 原子の大きさは約10-10m (約1億分の1cm) 電子 - 原子核の大きさは約10-15m (約10兆分の1cm) +2 + 原子核 - 中性子 【Ａ 静電気】 電気の量を示す物理量：電気量 [単位 Ｃ(クーロン)] 【陽子】 質量：1.67×10-27 kg 電気量：1.60×10-19 C 原子内の陽子と電子の数は等しい ⇒正負の電気の量は同じ(±０） 【電子】 質量：9.11×10-31 kg 電気量：-1.60×10-19 C 陽子 原子 + + 電子 - 中性子 +2 絶対値を電気素量という (電気量の最小単位) 原子核 - 【中性子】質量：1.67×10-27kg 【Ａ 静電気】 アクリル棒 異種の電荷(＋と－)は 引き合う(引力) 塩ビパイプ アクリル棒 クーロン力という 同種の電荷(＋と＋，－ と－)は反発し合う(斥力) アクリル棒 【Ａ 静電気】 b.摩擦電気 ２種類の物体をこすり合わせると，電子が移動し て電荷が生じる ⇒ 摩擦電気 という 正に帯電するか，負に帯電するかは物質の種類に よって異なる(帯電列) 正に帯電 ティッシュ紙 負に帯電 （＋） 塩ビパイプ （－） 負に帯電 ティッシュ紙 （－） 正に帯電 アクリル棒 （＋） 【Ｂ 導体と不導体(絶縁体)】 ●導体 金属など 自由電子があり，電子 が自由に動ける ●絶縁体(不導体) 紙,ゴムなど 電子が束縛されていて 自由に動けない イメージ図 (＋) (－) イメージ図 (＋) (－) 【Ｂ 導体と不導体(絶縁体)】 ●導体 金属など 自由電子があり，電子 が自由に動ける ●絶縁体(不導体) 紙,ゴムなど 電子が束縛されていて 自由に動けない イメージ図 (＋) (－) イメージ図 (＋) (－) 電流 自由電子があるので，電荷が移動できる⇒電流が流れる 【Ｃ 電流】 a.電流 電気を帯びた粒子(荷電粒子)の流れ 電流の担い手を「キャリア」という 金属を流れる電流のキャリアは自由電子 電解質水溶液を流れる電流のキャリアはイオン 【電流の定義】 「１ s」間に「１ Ｃ」の電気量が流れた場合 電流の大きさは「１ Ａ」 𝑡 [s] に流れた電気量が𝑄 [C] なら，電流 𝐼 は， 【Ｃ 電流】 b.電荷の移動と電流 電子の平均速度 電気素量 導体の断面積 導体中の電子密度 電流の向き Y X 体積 (ー) (＋) 1秒間にYを通過した電子 電子は1秒間に 𝑣×1s=𝑣だけ進む 電子が単位時間(1s) に進む距離 【Ｃ 電流】 b.電荷の移動と電流 電子の平均速度 電気素量 導体の断面積 導体中の電子密度 電流の向き Y X 体積 (ー) (＋) 含まれている電子の総数 (密度×体積) 電子が単位時間(1s) に進む距離 【Ｃ 電流】 b.電荷の移動と電流 電流の向き Y X 体積 (ー) (＋) 含まれている電子の総数 (密度×体積) 電流は，単位時間あたりに流れる電気量なので， (電気素量)×(電子の総数) 【Ｃ 電圧と起電力】 回路が閉じてい 回路が開いて る いる a.回路 電流が流れるためには，正極から 負極までつながった回路(閉じた経 路)が必要である。 ｂ.電圧と起電力 電池は，豆電球で使われ (ー) たエネルギーを供給する 電気的なエネルギーを供 給する能力を 起電力(単位[V]) という。 持 ち 上 げ る (＋) 起 電 力 落 ち る 実際の電子 の動き 【Ｃ 電圧と起電力】 ｂ.電圧と起電力 分かりやすくするために，+𝑞[C]の正電荷が動いていると考える。 電気的位置エネルギーの高い 電気量+𝑞 [C] 位置エネルギー 𝑈 = 𝑞𝑉 電位𝑉[Ｖ] ⇔ 高さ ℎ[m] (＋) 電池のした仕事 𝑊 = 𝑞𝑉 𝑚𝑔でℎまで持ち上げる仕事 𝑊 = 𝑚𝑔ℎ 起 電 力 電気的位置エネルギーの基準 電位０[Ｖ] ⇔ 高さ ０[m] 電 高 位 ⇔さ 差 の 差 (ー) 【Ｃ 電流】 b.電荷の移動と電流 電子は導線内につまっ ているので，押し出され るように運動する。
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