やってみる

アウトプットすべく己を導くためのブログ。その試行錯誤すらたれ流す。

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電流ってなに？

電子工作

　電子の移動じゃなかったの？

前回まで

　このとき、自分の電流への認識が間違っている気がした。あるぇー？　「電流＝電子の移動」じゃなったのぉ？　そこで再び調べてみる。

今回

　今までの記事で最長文字数。見ないほうがいい。なんと2万5千字超えである。だが電流のイメージが具体的になり、今までよりも理解が深まったような感触を得た。

電流ってなに？

　グーグルによると電流は「導体を伝わる電気の流れ。単位はアンペア」とのこと。それは知ってる。でもその説明は漢字だけで雰囲気をつかめる。電流の正体には迫れていない。
　言葉の先の意味や概念を知りたいんだよ。

電子に代表される荷電粒子の移動に伴う電荷の移動（電気伝導）のこと、およびその物理量として、ある面を単位時間に通過する電荷の量のことである。

  • 電流とは電荷の移動である
  • 電流とは一定期間で移動した電荷の量である

　あれ、電子でなく電荷だったのか。

クーロンってなに？

　「電荷の量」ってクーロンじゃなかったっけ？

　グーグルによるとクーロンは「電気量の単位」。ああ単位の名前だったか。電気量？　電荷の量であり電子の数ってことでOK？
　あれ？　電流の単位ってアンペアだべ？　「電流＝移動した電子の量」なら、電流の単位＝クーロンにならない？　でも電流の単位＝アンペアなんでしょ？　どっち？　両方？　おしえてウィッキー。

現在のクーロンの定義はアンペアに基づくもので、1秒間に1アンペアの電流によって運ばれる電荷（電気量）が1クーロンとなる。それは、電子が持つ電荷（電気素量）の約6.241 510×1018倍である。

アンペアってなに？

電流の大きさを表す単位はアンペアであり、単位記号は A である。また、1アンペアの電流で1秒間に運ばれる電荷が1クーロンとなる。

　だからその電流がわからないから調べてんだっつの。

相互参照でわからんループ

　アンペアもクーロンも、それ自身を説明するのに互いを参照しあってる。先にどちらか一方の正体を理解できない限り、永久に理解できない無限ループに陥る。やめてくれ。私の脳がメモリリークする。

1アンペアは1クーロン毎秒に等しい

　ええと、記号で書くと1A = 1C/s。でもクーロンの説明を見ると1C = 1秒間に1Aで運ばれる電荷（電気量）ということになっている。

　ええと……

1C = 1秒間に1Aで運ばれる電荷（電気量）
1C = 1A * 1s

　合っているかは知らん。

　これを変形すると1A = 1C/sになる。そのことを言ってる？

1C = 1A * 1s
1C / 1s = 1A * 1s  / 1s（両辺を1秒で割る）
1C / 1s = 1A
1A = 1C / 1s
1A = 1C/s

毎秒って割り算だっけ？

　あれ、毎秒の/って割り算と同じでいいんだっけ？　100km/hのときの/って割り算だよね？　念のため確認しよう。

　ええと、速さ、距離、時間は……

距離
---------
速さ|時間

　いわゆる「おはじき」の法則。

き
-----
は|じ

　上記の-----を分数、|を掛け算に見立てると、それぞれ以下の式で求まるはず。

速さ×時間＝距離
距離÷速さ＝時間
距離÷時間＝速さ

　車のタコメータにある100km/hは百キロメール毎時。つまり1時間毎に100km進む速さのこと。2時間なら200km。速さ＝距離÷時間。速さ＝距離(100km)÷時間(1時間)。これを1A = 1C/sにも当てはめられる。

　答え：1A = 1C/sで毎の意味を表した/は÷と同じ意味である。

　これって小学生レベルだよね……。

結局クーロンとアンペアの正体は？

　クーロンとアンペアの関係はわかっても、クーロンとアンペアの正体はわからないままなんですけど？

　以下はクーロン側の説明。

1C = 1秒間に1Aで運ばれる電荷（電気量）
1C = 1A * 1s

　これを変形するとアンペア側の説明に合った1A = 1C/sと一致する。つまりクーロンとアンペアの説明どおり。

1C = 1A * 1s
1C / 1s = 1A * 1s  / 1s（両辺を1秒で割る）
1C / 1s = 1A
1A = 1C / 1s
1A = 1C/s

　Wikipediaさんが間違うとは思っていない。私が間違っていないかの確認。でもね、べつにそんなことを確認したいわけじゃないの。アンペアってなに？　クーロンってなに？　それが知りたいの。

　仮に上記の式が合っていてアンペアとクーロンの関係性を言い当てた式だとしても、アンペアやクーロンが何者なのかさっぱりわからん。単にこういう関係性の片側をアンペア、クーロンと呼んでいるってだけしかわからん。

考えてみる

　ええと、負電荷の性質をもつ電子は1秒間に1Aでいくつ運ばれるの？　仮に100個だとしたら、それを電子における1Cと呼ぶってこと？
　じゃあ正電荷の性質をもつ素粒子である陽子は？　電子のときと同じ条件でも運べる量が違うかもしれんってこと？　でもそれを1Cと呼ぶの？　1Cという単位は素粒子の重さ？　などによって変わるとか、そういうことか？　クーロンは素粒子の体重のことなの？

　まーたトンチンカンなこと考えてないかこれ。クーロンって量の単位だったはず。

　もうちょい読んでみる。

アンペアをクーロン（アンペア秒に等しい）やアンペア時と混同してはならない。アンペアは電流の単位であり、クーロンやアンペア時は電荷の単位である。国際単位系においては、定電流・瞬時電流・平均電流はアンペアで表されるのに対して、ある体積内に蓄えられた電荷や、一定時間内にある面を通過した電荷の量はクーロンで表される。クーロンとアンペアの関係は、ジュールとワット、メートル毎時とメートルの関係と同様である。

　混同せずに済む説明プリーズ。わざわざそう書くってことは、しばしば混同されるものなんだろう。まあ私は混同どころか混乱し理解不能ですけど。

クーロンとアンペアの関係は ... メートル毎時とメートルの関係と同様である。

左 右
1000m/h 1000m
1000C 1000A

　みたいなこと？　……わからん。

　というか、混乱中に新しいワードを矢継ぎ早に出されても。完全に脳内オーバーヒートですわ。
　電流を知りたくてクーロンを調べ、クーロンがわからずアンペアを調べ、アンペアがわからず。次は電荷を調べよう。そしてさらに以下の新しい謎ワードが現れた。電流の正体はよ。

  • アンペア時
  • 定電流・瞬時電流・平均電流
  • ジュール

電荷ってなに？

　電荷は一度調べたけど、よくわからんな。

　グーグル先生によると電荷とは「物体が帯びている電気の量」らしい。

　あれ？　電荷って性質じゃなかったっけ？　量なの？　プラスとかマイナスとか同質と反発し反対のやつにひかれるっつー性質でなかった？

素粒子が持つ性質の一つである。電気量とも呼ぶ。電荷の量を電荷量という。電荷量のことを単に電荷と呼んだり、電荷を持つ粒子のことを電荷と呼んだりすることもある。

　ええと、性質ってのは量のことを指していたってことか？　私が勝手に反発し合う性質のことだと勘違いしてただけ？　それは「クーロンの法則」か。いやまて、「性質」「量」「粒子」の3つの別々のものに対してそれぞれ電荷と呼ぶってことか。

　まじで？　電荷性、電荷量、電荷素子とかにしてくんね？　超絶紛らわしいんですけど！

言葉へのグチ

　頼むから1言葉1意味にしてくれよ。同音異義語でさえ紛らわしいのに、同音同字異義語ってことだろ？　しかも業界別でもなく同一業界内で。しかも3つ！　なんだよそれ。超混乱するわ。意味通じねーわ。フインキ翻訳しちゃってもしょーがねーわ。言葉って曖昧だね。

　こんなことがあるから前回、シニフィアンとシニフィエみたいな言語学の領域にまで手が伸びてしまったんだよ。もっと楽に意味を理解したいわ。こんなの電気と関係ないやん。言葉の問題じゃねーか。人間の脳みその話じゃん。そんなバックグラウンドまで考えて読み取らねばならんのだとしたら、いつまでも本題にたどり着けん。サクっと電気のことだけ理解したいんだが。
　つーか電子工作いつはじまんの？　これって理解する必要あんの？　ないよね？

　電荷が何かって？　文脈で読み取れ！　できるかーい！　こっちは言葉の意味からして分かんねーから調べてんだっつーの。単語の意味すらわからんバカにどうやってその単語が使われた文章の意味なんぞ読み取れるんだ。文法から推測するの？　そんな高い推理力がなければ理解することすらできないのかよ。その他にどれだけの予備知識がいるんだよ。
　クーロン、アンペア、電荷、調べるほどに煙に巻かれていく感覚。組織の陰謀か。私の脳への破壊工作はすでに始まっていた。

電荷からみた電流

電流
単位時間当たりにある場所（もしくは面）を通過する電荷量のことを電流という。電流のSI単位はアンペア[A]である。これはSI基本単位である。電流の定義より明らかに、電荷は電流を時間で積分したものである。したがって、電荷のSI組み立て単位はアンペア・秒[A s]である。この単位をクーロン[C]という。すなわち、1[C]=1[A s]である。

　積分がわからんが、1C=1A/sが出てきた。1C = 1A * 1sじゃないよね？　あれ、積分の積って掛け算？

積分？　わからん

　積分について調べてみたが、拒絶反応がひどい。まったくわからんし、わかる気がしない。なんだよ暗号だらけじゃん。以下、日本語の部分だけ抜粋。

積分とは ... 関数 f(x) を使って囲まれた部分の面積を求めること

　関数f(x)とかいうのがわからん。プログラミングの関数みたいに何らかの処理(計算)のこと？Wikipediaが地獄絵図。算数で発狂する私には見ることさえできない世界。さようなら。

　たぶんこういうのが理解できる頭のいい人たちは以下みたいなことできるんだろうなぁ。いいなぁ。楽しそうだなぁ。

www.youtube.com

電気素量ってなに？

　電気素量というワードを発見。

1個の電子や陽子の持つ電荷量の絶対値を電気素量という。したがって、電荷量は電気素量と電荷数の積として表すことができる。

　ええと、電荷量ってなんぞ？　電荷の量？　数？　重さ？　わからん。電荷数という言葉も出てくるな。この場合の電荷は「粒子」ということかな？　「性質」でも「量」でもないよね？

　電気素量のリンク先を見てみよう。

電気素量
電気素量は、電気量の単位となる物理定数である。陽子あるいは陽電子1個の電荷に等しく、電子の電荷の符号を変えた量に等しい。素電荷（そでんか）、電荷素量とも呼ばれる。一般に記号 e で表される。

　あ、はい。わかりません。頭いい人たちってなんで専門用語たくさん作りたがるの？　かっこつけてるつもりなの？　中二病なの？

系 e
SI 1.6021766208(98)×10⁻¹⁹C
ガウス単位 4.80320450(11)×10⁻¹⁰ esu 
電気素量
＝e
＝陽子や陽電子1個の電荷
＝電子1個の電荷×-1
＝1.6021766208(98)×10⁻¹⁹C
＝1.6021766208(98)×10⁻¹⁹ * (1A * 1s)
＝1アンペアのとき1秒毎に1.6021766208(98)×10⁻¹⁹の量が流れる

　は？　アンペアに変換すると意味不明。というかアンペアがわかってないし。大本の疑問である「電流ってなに？」からどんどん遠ざかっていくな。

　要するに陽子1個の電荷ってことね。で？　この場合の電荷は「性質」「量」「粒子」のうちどれ？　「電気素量」というからには「量」だろう。つまり「電気素量(e)は陽子1個の量を表した定数である」ということか。で、その具体的な値が「1.6021766208(98)×10⁻¹⁹C」。なにこれ。

　1クーロンは1アンペアのときに1秒間で流れる電子の量なんでしょ？　それと掛けている長ったらしい数値。こいつは超小さい。10⁻¹⁹は分数でいうと1/100000000000000000000だよね？　小数点で表すと0.00000000000000000001だよね？　これと1.6……を掛けていると。1.6……は、まあ大体1だよね？　1を掛けても同値。なら、まあほぼ10⁻¹⁹ってことでいいだろ。ようするに超小さい。

　1アンペアで1秒間に流れる電子の量が約10⁻¹⁹の量ってこと？　そしてこれは陽子1個分の電荷(量)だと。で、ちょっとイミフだけど電子1個分の電荷(量)に-1を掛けて符号を反転されたのと同じ量と。ああ、電子の電荷はマイナスってこと？　だから電子は負電荷でマイナスって言ってたのか。

　ていうか-1個(マイナス一個)とか意味わからんのだが。電子は借金なの？
　あと、量ってなんぞ？　個数？　重量？　体積？　全部？
　ん？　1アンペアで1秒間のとき、たった1個の陽子や電子しか流れないの？　少なくね？　500ミリアンペアのときは0.5個の電子しか流れないの？　2アンペア5秒でやっと10個？　なんかもっと一瞬で膨大な数が流れるのかと思ってたんだが。

1秒間に出る電子の量

　「1秒間に出る電子の量」でググってみる。だってここまで調べてもよくわからなかったんだもん。わからないときは、わからないことをそのままググればいいんだよ。

　以下、引用。

１Ａとは１秒間で１Ｃの電気量が通過しているという意味である
電子は１個あたり１.６×１０-19Ｃの電気量をもつ
１個 ： １.６×１０-19Ｃ ＝ ？ ： １Ｃ
∴？＝0.625×１０19＝６.２５×１０-1×１０19＝６.２５×１０18個(答)

　この式がわからん。算数つらい。ええと……

1A = 1C/s　……1アンペアとは1秒間で1クーロンの電気量が通過していることである
e = 1.6021766208(98) * 10⁻¹⁹C ≒ 1.6 * 10⁻¹⁹ * C　……e＝電気素量＝電子1個の量 * -1

電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹ * C　……電子1個とその量の比
？：1C　……？＝求めたい電子数。1C = 1A * 1s(秒)

　電子1個のときに電子1個の量がいくつかわかっている。
　なら、1C(1アンペアで1秒のときに通過する電子の量)
　のときはいくつ？　これを求める式が以下。

電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹ * C＝？：1C

　なお、単位と数値の関係を表現する方法は、以下のどれでも同じである。ようするに数学では掛け算の関係があるのにそれを×とも*とも表現せず省略する場合がある。たとえば3x + 2yは3 * x + 2 * yである。

  • 1 * 個 = 1個

  • 1 * C = 1C

  • 電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹ * C＝？：1C

  • 電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹ * C＝？：1 * C

　個のほうは電子1 * 個みたいに書くのは不自然。なのでCのほうもそちらに合わせて省略すると以下になる。

  • 電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹C＝？：1C

　私はこういう細かいところでもハマるバカなので明文化しておく。

比例式

　個数：量の比。そしてこの個数と量の単位が同じなら、別々の数値が入ったときでも等しい関係である。個数A：量B＝個数a：量bみたいな。以下のような例題と同じことのはず。

  • 1本10円の鉛筆があったとき、120円支払ったら何本の鉛筆が買える？
1本：10円＝？本：120円

　そして鉛筆の本数？の値を求める方法は以下。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
｜　　　　　　　　　｜
1本：10円＝？本：120円
　　　｜＿＿＿｜

* 外側の2つを掛ける
* 内側の2つを掛ける
* それらは等しい関係である

　なんでかは分からん。でも昔、そう習った記憶がある。やってみると以下のようになる。

1本 * 120円＝10円 * ？本

　どちらも同じ単位や桁数なので、単位名はそのまま外せる。で、掛け算をしてみると……

120＝10 * ？

　右辺を？だけにすべく両辺を10で割る。

120 / 10＝10 * ？ / 10
12 = ？
？ = 12

　？の単位は鉛筆の本数だった。これにて「1本10円の鉛筆は、120円支払えば12本の鉛筆が買える」という答えになる。

　これ、たしか中学生の数学だったよね？　名前なんていうんだっけ。等式でもないし。

　見つけた。比例式というらしい。たぶん私の数学レベルはこのへんが限界。

電子の個数と量の比例式を解く
  • 電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹C＝？：1C

　この比例式を解いてみる。これは個数：量の比。量はC(クーロン(1アンペア1秒間の条件下で移動する電子の量))である。
　（「量」が体積なのか重量なのかは不明。個数でないことはわかった。なにせ左辺が電子1個という個数なのだから）

1個：1.6 * 10⁻¹⁹ * C＝？個：1 * C
（比例式の解法を用いる。つまり外側と内側を掛けた等式に変形する）
1個 * 1 * C＝1.6 * 10⁻¹⁹ * C * ？
（単位とその桁数は左辺と右辺で一致するのでそのまま外せる）
（単位は'個'と'C'である。これらを外すと以下）
1 * 1＝1.6 * 10⁻¹⁹ * ？
1＝1.6 * 10⁻¹⁹ * ？
（右辺を求めたい'？'だけにすべく両辺を'1.6 * 10⁻¹⁹'で割る）
1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)＝1.6 * 10⁻¹⁹ * ？ / (1.6 * 10⁻¹⁹)
1 / 1.6 * 10⁻¹⁹＝？
？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹

　なにこれ？　分母が10⁻¹⁹で少数(分数)になってるよ？　なんなのこれ？どゆこと？

　1.6は、まぁ大体1ってことで、10⁻¹⁹に掛けたら同値になるべ？　とりま今は放置でいい。それより分母の値が分数なとき、どうすればいいの？

？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹
（一旦1.6を1としておく）
？＝1 / 1 * 10⁻¹⁹
？＝1 / 10⁻¹⁹
（10⁻¹⁹＝1/10000000000000000000）
（右辺の値をみると分母が分数になる）
？＝1 / 1 / 10000000000000000000

　右辺を分数表記すると以下。（なにこれぇ〜分母が分数になってるよぉ？）

1
--
1
--
10000000000000000000

　わかりにくいので分母を少数で表現してみる。

1
--
0.00000000000000000001

　ええと、こういうときは分母と分子の両方を同値で掛ければいいのかな？

　分母をわかりやすい整数である1にしたいとすると、掛ける値は10¹⁹、つまり10000000000000000000だな。

1 * 10¹⁹
--
0.00000000000000000001 * 10¹⁹
10¹⁹
--    = 10¹⁹
1

　……いやまて。本当にこれで合ってるか？　1より大きくなっていいの？

　いや、違うか。大本が以下だったろ？

？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹

　で、このうち分母になる10⁻¹⁹が分数であり、ややこしいってんで消した。そして10¹⁹になった。そのまま当てはめてみると以下。

？＝1 / 1.6 * 10¹⁹

　は？

　いやいや、計算前の値とイコールじゃなくね？

？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹……A
？＝1 / 1.6 * 10¹⁹……B
（AはBとイコールじゃななくね？
　マイナスの累乗とプラスの累乗って分数と整数だべ？
　全然ちゃうやん）

　私は何をやっているんだ？　もうわけわからん。分母のややこしい10⁻¹⁹を消すときは、等式で結ばれている左辺も一緒に数値をいじってやらないとイコールにならないよね？　じゃあこの計算まちがってるってこと？

　ううーん。

　もう一度戻ってみる。とりま1.6は取っ払う。

？＝1 / 10⁻¹⁹
？＝1 / 1 / 10000000000000000000
（よく見たらこれ割り算じゃん。両辺に10000000000000000000を掛けたらいいんじゃね？）
？ * 10000000000000000000＝1 / 1 / 10000000000000000000 * 10000000000000000000
？ * 10000000000000000000＝1 / 1
？ * 10000000000000000000＝1
（左辺を？だけにするため10000000000000000000で割る）
？ * 10000000000000000000 / 10000000000000000000＝1 / 10000000000000000000
？＝1 / 10000000000000000000

　こういうふうに計算したら、？は1より小さい値になるよね？　これも間違ってる？　ええと……

？＝1 / 10⁻¹⁹
？＝1 / (10⁻¹⁹)
？＝1 / (1 / 10000000000000000000)

　ってことか？　だからややこしい分母の10⁻¹⁹を消すには両辺に(10000000000000000000 / 1)を掛けるべき？

？＝1 / (1 / 10000000000000000000)
（右辺からウザい分母を消すため両辺に(10000000000000000000 / 1)を掛ける）
？ * (10000000000000000000 / 1)＝1 / (1 / 10000000000000000000) * (10000000000000000000 / 1)
（右辺に掛け算と割り算があるけど四則演算の順としてはどっちから先に計算してもOK）
？ * (10000000000000000000 / 1)＝1
？ * (10000000000000000000)＝1
？ * 10000000000000000000＝1
（右辺を？だけにすべく両辺を10000000000000000000で割る）
？ * 10000000000000000000 / 10000000000000000000＝1 / 10000000000000000000
？＝1 / 10000000000000000000
？＝0.00000000000000000001
？＝10⁻¹⁹

　なんだよ、やっぱり1より小さくなるじゃん！　って、当たり前だろ。10000000000000000000と(10000000000000000000 / 1)って同じじゃん！　うわーん、もうダメだ。算数、数学わからん！

　どっちが正しいの？　求めたい電子が移動する量であるところの？は、1より大きいの？　1より小さいの？

　いや、参考先が正しいならば1より大きいはず。それが正しいはず。間違っているのは私のはず。じゃあ私の1より小さくなった計算方法は、何が間違ってるの？　どうすれば参考先の計算になるの？　0.625はどっから出てきたの？

指数？　逆数？

　元の参考先を見てみる。

　サイトの下の方に別の質問があるので探ってみる。

電子の個数を求める問題で、回答に至るまでの算出方法がわかりません。

　ですよねー。共感しました。

1.602 × 10^-19の逆数が6.24 × 1018ですけど？
電子１個あたりが1.602 × 10^-19クーロン であれば、
１クーロンあたりの電子数は1÷（1.602 × 10^-19）＝6.24 × 1018 個 でしょ？

　は？

　指数？　逆数？　ダメだ。たぶん数学の概念だべ？　数学わからん！　絶望的に計算ができない。

　一体その逆数とやらは何者？　なぜ、どこから出てきたの？　唐突すぎてついていけない。

　いつも思うんだけど「当たり前だろ？」「わかるだろ？」みたいな感じで省略したり話を進めるのなんなの。それほどまでに常識なの？

　１個 ： １.６×１０-19Ｃ ＝ ？ ： １Ｃから？＝0.625×１０19になるのはなぜ？　10⁻¹⁹が10¹⁹になるのがわからん。なんで1.6が0.625になるの？

　以下抜粋。

別解
電子１ケの電荷量：1.60217653×10−19クーロン
１Ａ、１秒間に流れる電荷量は１クーロンだから、
電子の個数＝１クーロン/1.60217653×10−19クーロン
=0.624×10＾19個
=6.24x10＾18個

指数の計算を分けてやって見ましょうか、
１/1.60217653×10−19＝（１/1.60217653）×(1/10＾−19)
=0.624×(1/10^−19)
=0.624×(1/10＾−19)×(10^19/10^19)・・・・・・分母分子に10^19を掛ける
=0.624×(10^19/(10^ｰ19×10^19))・・・・・・・・・10^ｰ19×10^19＝10＾(-19+19)=10^0=1
=0.624×10^19
=(6.24×10^-1)×10^19
=6.24×10^(-1+19)
=6.24x10＾18
  • 1.6は消さない（私は単純化のために一旦消してた）
  • 1 / 1.6 * 10⁻¹⁹は1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)でなく(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹

　私の計算とは上記のような違いがある。正解を出すためには1.6が必要ってことか。ああ、当然だわ。私はそれ以前に分母が分数になるところで混乱したから、とりま簡略化のために1.6を消していた。それを復活させて考えるべきタイミングだったのに、そうだと思わず計算を試みていたと。

　でも、(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹という発想はなかった。割り算と掛け算の計算順序はどちらから先にやっても同じだから問題ないのね。私は1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)という塊だと思ってた。でもどちらでも同じ計算結果になるならいいのか？
　なぜ(1 / 1.6)の値が0.624になるの？　それと、最初の参考先にある小数値は0.625だけどそれのこと？

　まあいい。もう一度やり直してみよう。

  • 電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹C＝？：1C

　この個数と量の比例式を解く。そして1C(1アンペア1秒の条件下で流れる電子の量)のときの電子の個数である？は、以下のような式で求まることがわかった。

  • ？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹

　今、この計算でつまづいている。私の発想になかった以下二点を考慮してみる。

  • 1.6は消さない（私は単純化のために一旦消してた）
  • 1 / 1.6 * 10⁻¹⁹は1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)でなく(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹

　すると以下の式になる。

  • ？＝(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹

　ここから先、参考先ではなぜか0.625だの0.624だのという値が出てくる。この数値を出せないか試みる。とりま考えてこなかった(1 / 1.6)にのみ着目する

？＝1 / 1.6
（分母が小数点だと！？
　分母を整数化すべく分母と分子の両方に10を掛けて整数化する）
？= 1 / (10 / 16)
？= 1 / 10 / 16
（分母の分母をとるべく両辺に16を掛ける）
？ * 16= 1 / 10 / 16 * 16
？ * 16= 1 / 10
16？＝1 / 10
（あれ？　全然ちがくね？　0.625出る気配ないよ？）

　もう一度参考先を見直す。

１/1.60217653×10−19＝（１/1.60217653）×(1/10＾−19)

　上記は私が比例式で導いた以下の式における右辺と同じはず。

  • ？＝(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹

　右辺だけを見てみる。

(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹

　ここから先がもうわからん。参考先はなぜか以下のようになっている。

（１/1.60217653）×(1/10＾−19)

　(1/10＾−19)って何？　1/のところがわからん。1 / 10⁻¹⁹ってことだよね？　いやいや、その直前までは10⁻¹⁹だったじゃん！　なんでお前分母になってんの？　急に母になるとかパパショック。

１/1.60217653×10−19　……A
（１/1.60217653）×(1/10＾−19)　……B

（AとB、なぜにイコールなの？
　Aは`10⁻¹⁹`
　Bは`1 / 10⁻¹⁹`
　それ以外の部分は同じだよね？
　Aの`10−19`はBの`10＾-19`と表記が違うだけで同じ`10⁻¹⁹`でしょ？
　ならその数値`10⁻¹⁹`が分母になったBの式とはイコールじゃなくね？
　10⁻¹⁹＝1 / 10000000000000000000
　1 / 10⁻¹⁹＝1 / 1 / 10000000000000000000
）

　アホー知恵遅れと揶揄されるYahoo知恵袋でさえカバーできない私の理解力、低すぎ！？　バカーすぎてもはや指の数では数え切れない指数的なまでの愚かさである。指を切ったのに約束を守らなかった代償か。指数とは一体……

　どうでもいいが、「指切りげんまん嘘ついたらハリセンボン飲ーます！指切った！」のげんまんは拳で一万回殴ることらしい！　もう約束なんてしない！

指数

　どうせ難しくてわからんと思って避けてきたWikipediaで指数を調べてみた。山ほど選択肢がある。とりあえず説明文から冪指数であろうと当たりをつける。私としては負の整数乗冪の知識があれば解けると思っていたし、それくらいまでしか分からない。それ以降の、有理数乗冪、実数乗冪、複素数乗冪、って関係ないよね？　関係あったら死亡。理解できる気がしない。

二つ名の乱立

　てゆーかさ、名前なんなの？　どれなの？　混乱するんだよ！

  • 指数（しすう）
  • 累乗（るいじょう）
  • 冪乗（べきじょう）

　二つ名持ってるってこと？　対して変わんねーのに紛らわしいわ。「指切りの針千本、ミニマム・フィンガー・スティンガー・フンガー」とかにしとけ。
　とりあえず何かに乗っからないと己の存在証明さえできない雑魚ってことだろ。その雑魚に振り回されてる私は一体……いや、私は強い！　激情で乗り越えた。乗られるより乗るより乗り越えたいマジで。

　指数法則とやらを見ると以下のようなのがあった。

     1
α⁻ʳ＝--
     αʳ
α⁻ʳ＝1 / αʳ

　これをそのまま10⁻¹⁹に当てはめる。

10⁻¹⁹＝1 / 10¹⁹

　おお！　それっぽいかも？　いやまて、これ知ってた。10⁻¹⁹＝1 / 10000000000000000000ってことでしょ？　表現方法がちょびっと違うだけじゃん。まあいいや。

　もう一度、参考先の抜粋。

１/1.60217653×10−19＝（１/1.60217653）×(1/10＾−19)
1 / 1.6 * 10⁻¹⁹
= (1 / 1.6) * 10⁻¹⁹
（指数法則のα⁻ʳ＝1 / αʳに当てはめる）
= (1 / 1.6) * (1 / 10¹⁹)

　でき……てなーい！

　参考先は(1/10＾−19)じゃん。マイナスついたままなんですけど？　なのに分母になってんですけど？

　まあいい。計算してみよう。

？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹
？= (1 / 1.6) * (1 / 10¹⁹)

　……で？　この先の計算、どうやんの？

　よくわからんけど=1/1.6でググったら0.625って出たし、それが正解なんじゃね？

　いや、そうだろうけども、自分で計算して確かめないと気がすまない。この程度の計算もできないと躓きまくって何もわからなくなるから。

1 / 1.6
    ？
   ____
1.6/1

　少数があると割れない。両方10倍してみる。

   ____
16/10

　イけそう。

    0.625
   ____
16/100
    96
    --
     40
     32
     --
      80
      80
      --
       0

　できた！　0.625は(1 / 1.6)のことだったんだね！

　もう一度確かめてみよう。

１/1.60217653×10−19＝（１/1.60217653）×(1/10＾−19)

　はいここ。１/1.60217653の答えが0.624ってことのはず。小数点の分数ってどう解くの？

1/1.6
=10/16　　　　……分母の少数を消しつつ比率を同一に保つために分母と分子を10倍する）
=(10/2)/(16/2)　……最大公約数で割る
=5/8

　分数5/8を少数値で表現してみる。

  0.625
   ____
8/50
  48
  ----
   20
   16
  ----
    40
    40
    --
     0

　できた！

　ところで参考先では0.624になっているが0.625のところもある。なぜ？　まあいいや。

　……このレベルで混乱している人間は、一体どれほどいるだろうか。まさかここまでとは誰も思うまい。割り算も少数も小学生レベル。それすら分からない私。電子工作とか無理じゃね？

　ここまでを式でまとめよう。

？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹
？= (1 / 1.6) * (1 / 10¹⁹)
？= (10 / 16) * (1 / 10¹⁹)
？= 0.625 * (1 / 10¹⁹)

　あとは(1 / 10¹⁹)か。=1 / (10 ** 19)でググっても1e-19という答えにしかならない。
　冪乗の記号は**だった。**とか^はプログラミングのときに冪乗を表す記号。Googleでは**だった。その理由はきっと、URL文字列やら文字コードの都合上^より**のほうが良かったんだろう。
　答えに出てきたeはたぶん指数？　電卓とかではそれをeと表現してるんだろう。つまり単に**をeに置き換えただけ。リアル電卓では桁数が限られている。あまりに0の桁が多すぎて表示しきれないから指数にして桁数を数字で表示しているというメタい都合があるのだろう。そしてGoogle電卓もそれを真似したと。でも**をeに置き換えられただけじゃ全然計算してもらった気がしない。わからないままというか。
　あと、ここでは電気素子のことをeと表現している文脈もあることから、同じeを使われると紛らわしいことこの上ない。

　というわけで、(1 / 1.6)と同様に、(1 / 10¹⁹)もやってみる。

10⁻¹⁹
（指数法則のα⁻ʳ＝1 / αʳに当てはめる）
= 1 / 10¹⁹
= 1 / 10000000000000000000
= 0.00000000000000000001

　嫌な予感しかしないが、電子の個数を求める式に当てはめてみよう

  • ？＝(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹
？＝(1 / 1.6) * 10⁻¹⁹
？＝(0.625) * 0.00000000000000000001
？＝0.0000000000000000000625

　めっちゃ小さくなっちゃったんだけど。

　参考先によると6.25 * 10¹⁸だと思われるのですが……。

　やはり参考先の以下の部分が謎。

１/1.60217653×10−19＝（１/1.60217653）×(1/10＾−19)

　なにゆえ10⁻¹⁹が1 / 10⁻¹⁹になるの？　1 / 10⁻¹⁹じゃないの？　指数法則のα⁻ʳ＝1 / αʳに当てはめるとそうなるんだが……。

　できるまでやるぞ。もう一度最初からだ！

（電子の個数と量における比例式）
電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹C＝？：1C
（単位とその桁が同じためそのまま消す）
1：1.6 * 10⁻¹⁹＝？：1
（比例式の解法（外側同士と内側同士を掛けたものを等式とする））
1.6 * 10⁻¹⁹？＝1
？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹
（指数法則のα⁻ʳ＝1 / αʳに当てはめる）
？＝1 / 1.6 * (1 / 10¹⁹)
？＝(1 / 1.6) * (1 / 10¹⁹)

　……あー！　わかった！

？＝1 / 1.6 * 10⁻¹⁹
（指数法則のα⁻ʳ＝1 / αʳに当てはめる）
？＝1 / 1.6 * (1 / 10¹⁹)

　ここだよ！

？＝1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)
（指数法則のα⁻ʳ＝1 / αʳに当てはめる）
？＝1 / (1.6 * (1 / 10¹⁹))

　こうなんじゃね？　なんだよ、やっぱり1.6と10⁻¹⁹のほうがセットなんじゃん。誰だよ1 / 1.6がセットとか言い出したヤツ。

  • 1 / 1.6 * 10⁻¹⁹
    • ☓: (1 / 1.6) * 10⁻¹⁹
    • ○: 1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)

　もう一度最初から！

（電子の個数と量における比例式）
電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹C＝？：1C
（単位とその桁が同じためそのまま消す）
1：1.6 * 10⁻¹⁹＝？：1
（比例式の解法（外側同士と内側同士を掛けたものを等式とする））
1.6 * 10⁻¹⁹？＝1
（左辺を？だけにすべく両辺を1.6 * 10⁻¹⁹で割る）
1.6 * 10⁻¹⁹？ / (1.6 * 10⁻¹⁹)＝1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)
？＝1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)

　おそらく、ここまでは正解のはず。こちらとも一致する。

　今一度参考元をみる。

１/1.60217653×10−19＝（１/1.60217653）×(1/10＾−19)

　これも同じはず。ただ、=の先がわからなかった。

？＝1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)

　……あー、もしかして、分母をバラバラに表現したってことか？

　たとえば難しい数値を単純化して以下だったとする。

？＝1 / (2 * 3)

　これは分数表示すると以下。

1   1   1
- * - = - = 1 / (2 * 3) = 1 / (6) = 1 / 6
2   3   6

　こういうことなんじゃね？

　はーはーなるほどね。確かにそうなる。分子が1でなおかつ分母が掛け算になってたら、こんなふうに分けることができるってことか。

　これを電子の個数を求める式に当てはめるとどうなる？

？＝1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)

　　 1       1
？＝--- * ------
　　1.6   10⁻¹⁹

？＝(1 / 1.6) * (1 / 10⁻¹⁹)

　おお！　これだ！　参考元の以下と一致するぞ！

１/1.60217653×10−19＝（１/1.60217653）×(1/10＾−19)

　やったぜ！　ついに算出するのに必要な算数と数学の知識がそろったぞ！

　よし、もう一度最初からだ！

（電子の個数と量における比例式）
電子1個：1.6 * 10⁻¹⁹C＝？：1C
（単位とその桁が同じためそのまま消す）
1：1.6 * 10⁻¹⁹＝？：1
（比例式の解法（外側同士と内側同士を掛けたものを等式とする））
1.6 * 10⁻¹⁹？＝1
（左辺を？だけにすべく両辺を1.6 * 10⁻¹⁹で割る）
1.6 * 10⁻¹⁹？ / (1.6 * 10⁻¹⁹)＝1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)
？＝1 / (1.6 * 10⁻¹⁹)
（2つに分ける（分子が1で分母が掛け算のときは分けても等しい））

　　 1       1
？＝--- * ------
　　1.6   10⁻¹⁹

（これを分数表記から割り算表記にする）
？＝(1 / 1.6) * (1 / 10⁻¹⁹)
？＝(10 / 16) * (1 / 10⁻¹⁹)
（10 / 16を筆算する）
？＝(0.625) * (1 / 10⁻¹⁹)
（指数法則のα⁻ʳ＝1 / αʳに当てはめる）
？＝(0.625) * (1 / (1 / 10¹⁹))
（分数で表記する）
　　            1
　　          -----
？＝(0.625) *   1
　　          -----
　　          10¹⁹

（大枠の分母である1/10¹⁹を1にすべく分子と分母の両方を1/10¹⁹で割る(10¹⁹/1で掛ける)）

　　                  10¹⁹
　　                  -----
　　            1   *   1
　　          -------------
？＝(0.625) *   1     10¹⁹
　　          ----- * -----
　　          10¹⁹     1

　　          1 * 10¹⁹
？＝(0.625) * ---------
　　              1

？＝(0.625) * (1 * 10¹⁹)
？＝(0.625) * (10¹⁹)
？＝(0.625) * (10 * 10¹⁸)
？＝(0.625 * 10) * (10¹⁸)
？＝(6.25) * (10¹⁸)
？＝6.25 * 10¹⁸

　できたぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ！（号泣）

　ついに、ついに電子が1アンペア1秒間あたりに移動する個数を算出できたぞッ！

　いいか、よく聞き給え？　1アンペア1秒間あたりに移動する電子の個数は6.25 * 10¹⁸なのだよ！　知っていたかね？　ふっふーん！　ドヤァ！

　私はこれを算出するのにわずか丸4日しかかけなかったぞよ？　天才ですな！

　あ、ちょっとまて？　0.625だったり0.624だったりしたヤツ、あれって電気素量(e)を1.6という大雑把な値にしちゃったからじゃね？　正式な数値にしてみよう。

　面倒な計算を丸投げする。=1 / 1.6021766208の答えは0.62415091258。少数第4位で四捨五入すれば0.624！　なるほどね。端数の誤差だったのか。約1.6として計算した結果の0.625よりも、端数まで入れて計算した0.624のほうが正確な値に近いか。
　あーそうか。この約1.6の数値は分母の数になるから、1.6みたいに少数第2位以降をばっさり切り捨てちゃったら最終的な数値が大きめになるのね。

結論

  • Q: 電流ってなに？
  • A: 電流とは電子の移動である。

　電子は素粒子の一種である。負電荷の性質をもつ。電流とは、その電子が移動したものである。

　電流の単位であるアンペアは、1秒間に流れる電子の量を表している(1A = 1C/s)。電子の量はクーロン(C)という単位。(量は体積？)。電子の量は1アンペア1秒間の積と一致する(1C = 1A * 1s)。量や時間だとよくわからない。そこで個数を求める。電子1個あたりの量は電気素量(e=1.6021766208(98)*10⁻¹⁹C)である。

　電子の個数と量における比例式は以下。

  • 電子1個：1.6021766208 * 10⁻¹⁹C＝？：1C

　これを解くと、1アンペア1秒間あたりに移動する電子の数は6.24 * 10¹⁸個であると判る。

　つまり、ある電子回路に1アンペアの電流を流して1秒間たったら、その回路内では6.24 * 10¹⁸個もの電子が移動したことになる。この電子の移動が「電流」である。

おまけ

必要だった算数と数学の知識

  • 計算式において掛け算の記号は省略されることがある
  • 計算式において掛け算の1は省略されることがある
  • 四則演算とその計算順序
  • 筆算（割り算）
  • 分数と少数と割り算とその相互変換
  • 等式
    • 両辺に同値を掛けることで左辺と右辺の等しい関係を保てる
    • 両辺に同値を割ることで左辺と右辺の等しい関係を保てる
  • 比
    • 個数：量など異なる概念同士における数の関係を表す
  • 比例式
    • 外側同士と内側同士をそれぞれ掛けた数を等式で結ぶ
  • 指数（累乗、冪乗）
  • 分母が掛け算のとき2つに分ける(1/(2 * 3) = 1/2 * 1/3)
  • 逆数
    • 分母を1にしたいとき分母の逆数を分母と分子に掛ける

アンペアは現在もなお未定義の概念だった！

　電気素量のWikipediaを見ると、衝撃の告白！

　2018年11月の第26回国際度量衡総会 (CGPM) での改正が予定されている新しいSIの定義の決議案においては、アンペアの定義に電気素量を用いることが提案される[3]。

　2019年5月20日に施行される予定の新しいSIの定義では電気素量の値は不確かさを持たず、その値は正確に e = 1.602176634×10−19 C として定義されることになる[4][5]。

　この記事を書いたのが2018年10月なので、公開されている頃には新しい定義になっている可能性があるってこと？　マジで？

　今のうちにWikipediaからコピペして引用しておくか。

SIにおける電気素量の値は
e =1.6021766208(98)×10−19 C
である[1]。SIとは異なる構成のガウス単位系（単位: esu）での値は
e =4.80320450(11)×10−10 esu
である[2]。

　で、これがe = 1.602176634×10−19 Cになると。どこが違うの？

e = 1.6021766208(98)×10−19 C
e = 1.602176634×10−19 C

　(98)のところがわからなかったけど「不確かさ」と言っていたのと関係ある？

　たぶん計測器の発展とかで正確に判るようになってきたから更新しようって話なんだろう。そう思っておこう。

　てゆーか電流とか電子って今もなお定義が変わるくらいの超最新科学だったってことですかぁ？　それに関わった私ってば超最先端ってことぉ？　やったぜ私！　すごいぜ私！

上付き文字

　累乗を表す小さい文字は上付き文字で表現した。IMEで変換する方法がわからなかったのでこのページから文字をコピペした。めんどくせぇ。

　たしか数学記号を表現する専用言語みたいのなかったっけ？　わざわざそこまでするほどでもないと思ったし、調べるのも面倒くさかったし、はてなで表示できるかもわからんし。

割り算がむずかしいワケ

　このサイト素敵。なぜ割り算がむずかしいのか論理だてて説明している。どのみち私は頭悪いからわからんけど、「等分除」「包含除」という2種類の意味があるということは気づかなかった。よくわからんけど。

意味 説明 例 答
等分除 全体の数÷いくつ分＝１あたりの数 りんご12個を4人で分けると1人あたりいくつ？ 3個
包含除 全体の数÷１あたりの数＝いくつ分 りんご12個を4個ずつに分けると何人にあたる？ 3人 
　　／りりり
等　｜りりり
分＜　りりり
除　｜りりり
　　＼
　　　太次三四五
　　　郎郎郎郎郎
　　　＼＿　＿／
　　　　　Ｖ
　　　　包含除

筆算の計算法が「等分除」の意味に基づいて行われる

　らしいので、等分除で考えるのが合理的らしい。

　うーん、そもそも違いがよくわからん。求まるものが個数か人数かという違いはわかるけど。3個/人みたいに表現できるか。3km/hと同じだな。そう考えるとわかったつもりになれるような。

　割り算がむずかしいワケさえもむずかしい。だから割り算はむずかしい。割り算がむずかしいのであって、理解に苦しむ私が愚かというわけではないんだ！
　まあ、ここでいう「むずかしい」は小学生相手に言っている気もするが……。

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