「電流とは何か？」をシミュレーションで理解しよう！[電気回路,物理入門]

2021-11-03　 電圧・電流・抵抗

今回の記事から電気回路について詳しく説明していきます！今回は一番重要な「電流」について、シミュレーターで詳しく説明していきます！

電流の定義

最初に電流の定義をみておきます。

例えば↓の青い面の地点で考えるなら、この青面を1秒にどれぐらいの電気量が通ったかをしめすのが「電流」なのです！

単位は「クーロン/秒」なのですが、一般的にはこれをA(アンペア)という記号で表します。

電気回路内は、↑の図のように自由電子e(青点)が回っている状態です。この自由電子が「1秒間に何回通って」「電子1個あたり何クーロンなのか」によって電流の強さが変わるんですね。ですので、↓のように表すこともできます。

電流は電子とは逆向きだと考える！

こちらのページでも解説してますが、電子1つの電気量は\( -1.6 × 10^{-19} \)クーロンとなります。とてつもなく小さい数ですね。つまり、\(\frac{1}{-1.6 × 10^{-19}} = 6.3 × 10^{18}\)の電子が通るとはじめて電流1Aになるのです！すごい数ですね＞＜

また、符号がマイナスであることが重要です。これだと電流がマイナスになってしまうんです。そこで、電気回路の世界では「プラスの電荷が逆向きに通っている」と考えるんです！

この後のシミュレーターを使って解説しますが、実際の電子の流れが反時計周りなら、電流は時計回りにプラスで流れてるとみなすのです。そのほうがマイナス記号消えて、扱いやすくなるからです。
　

「電流」シミュレーターで確認しよう！

それでは実際の電流の動きを確認してみましょう。このシミュレーターでは「プラス電荷が時計回りに回ってると考える、通常電荷モード」「電子の流れをそのまま表現する電子表示モード」の2パターンで確認できます！

また、分かりやすくするため「10個の電子＝1クーロン」とします。つまり、1秒間に10個の電子が通ったら1Aになります！

表示モード 通常電流  電子の流れ 

電流シミュレーターの要点

このシミュレーターでわかるように、電子と電流の流れは逆です。以後、プラス電荷の流れで解説していきますが、本当は電子が逆向きに動いていることを意識しておきましょう！

また、シミュレーターで電流を強くすると、電荷が流れるスピードが比例して速くなるのが分かると思います。電流が0なら、速度=0です。つまり電子は止まっていて流れていない状態になるんですね！。

この電流ですが、電子の速さだけで決まるわけではありません。次回はその「電流の強さを決める要素」について解説します！
　

[関連記事] 電流・電圧・抵抗の基礎

1．電流とは何か(本記事)

2．電流の強さを決める要素

3．抵抗のイメージ

4．電位・電圧とは何か

5．オームの法則