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なぜ直流の電流は回路内のどこであっても同じなの？

電子工作

　途中で減らないの？

前回

　「直流の電流は回路内のどこであっても同じ」らしい。なぜ？

電流はどこも同じ

　直列回路において、電池1個、豆電球2個を直列にしたとき、「電流は強さはどこも同じ」らしい。

2.電流は強さはどこも同じ
一筆で書けたということは、回路のどの部分でも電流は、同じと考えることができます。

　なぜ直列だと「どの部分でも電流は同じ」と考えられるの？　よくわからんけど直感的には、1個の豆電球を通過したら電力を吸い取られそう。そしたら2個目の電球の明かりが弱くなりそうに思うのだが。そのとき電流は減らないの？

豆電球は抵抗

電圧は、1つの豆電球、抵抗によって大きさが違います。全体の電圧は、1つ1つの豆電球、抵抗にかかる電圧の合計になります。

　豆電球が抵抗であるかのような記述がある。そうなの？　以前の調べによると、「抵抗は電気の流れにくさ」だったはず。たぶん電気が豆電球を通過すると、流れにくさが生じていくらかのロスが出るのでは？　そしたら2個目の豆電球にいく電気は減るんじゃないの？

電流の強さ？

　「電流は強さはどこも同じ」の意味がわからん。「強さ」ってなに？　「強く生きろ」くらい曖昧でわからん。というか、文中に係助詞「は」が2つあるのがわからん。

　ググってみるとズバリ断言してた。

http://manapedia.jp/text/1749

直流回路で流れる電流の大きさはどこもすべて同じ

　理由はわからんが、そういうもので間違いないんだろう。

　「電流は強さはどこも同じ」という文は文章ミスってことか？　「電流'の'強さはどこも同じ」ということでOK。

　あと、先の説明では「強さ」でなく「大きさ」と表現している。言葉の表現問題にすぎないのか？

　「直列の場合、回路内のどこでも同一アンペア数である」といえるのかな？

　それはなぜ？　ってのが本題なのだが……。

なぜ直流の電流は回路内のどこであっても同じなの？

　やっと本題。ググった。

　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

１Cとは、6.23×10^18個の電子が移動しているという事です。

原子の中の移動しやすい電子が、電圧という圧力によって移動する現象です。

原子の中にある電子の量は一定ですが、外から電子が入ってくれば、
安定するために余った電子を追い出します。

これが、つながっているすべての物質の中で起ころうとするので、
移動しやすい導体の中で電子が移動していきます。

この移動が途中で遮られて、電子が溜まった状態になる所などは、
コンデンサなどと呼ばれていますが、
基本、導体の中であれば、一瞬のうちにすべての原子の電子の数を
安定させようとするので、同じように電子が移動していきます。

ですから、電流の値は、直列回路の中ではすべて同じ電流値となります。

　均一になろうとするから回路内の電流はどこでも同じってことか？

　わからない単語を調べる。

　新たな単位クーロンとやらが出現。

クーロン（coulomb、記号C）は、電荷のSI単位である。
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。

　難しい用語はすでにいくつか調べた。まさか使う日がやってくるとは思わなかったが、このときの知識を総動員し、雰囲気翻訳してみる。

　「電気が流れる」ことは、すなわち「素粒子の一種である電子が別の導体に移動する」ということである。

言葉 説明
原子 それ以上は分解できないもの、だった。現代では「素粒子」が最小単位
電荷 素粒子が持つ性質の一つである。電気量とも呼ぶ。

　たぶん原子は、かつて物質を構成する最小単位(元素)と考えられていたもの。現代ではその原子には電子などの素粒子を含んでいることが判明した、という歴史的経緯があると読み取った。で、原子の中にある電子が移動することを「電気が流れる」と呼んでいると。

　電気の実体は電子。でも電子が存在しても電気は発生しない。あくまで電子が移動したときに電気が発生する。つまり電気は電流のことを指す。という認識で合ってる？

　そして電気を流すには電圧の高低差が必要。電圧の高い方から低い方へ流れる。電気を流したいなら、電圧の差を作り出し、電子をもった物体を用意することで、電子を移動させることができると。

　なんとなくイメージできてきた気がする。でも電荷ってなに？

　電荷は性質？

陽子は正電荷を持つ。電子は負電荷を持つ。中性子は電荷を持たない。

　ということらしい。そしてクーロンの法則によると、正と負の電荷は引き合う性質がある。電荷ってそういうもんらしい。磁石みたいなもんか？
　でもこれ、直流とか電気の流れに関係あるの？　わからん。

　で？　なぜ直流の電流はどこも同じなの？

　ええと、たぶん、その……

　電源から電子が入ってきたことにより、
もともと導体を成す原子の中にあった電子は安定すべく余った電子を追い出す。
　これがすべての導体で発生するため、直流回路の電流はどこでも同じ。

　ってことだと思う。たぶん。まるまんまパクリ。理解できているとは言い難い。「安定」ってのがよくわからん。

　えーと、まず、1つの原子が持てる電子の量が決まってるらしい。たしか化学でもH₂Oとかの分子はそれを構成する原子の数が決まってたはず。H(水素)が2個、O(酸素)が1個みたいに。こーゆーしっくりくる組合せと数があるんじゃなかったっけ。なぜかは知らんけど。
　物質と電子にもそーゆー決まった組合せと個数があるのか？　その組合せになろうとする素粒子の動きを「安定」って言ってる？　知らんけど。

　というか、電子って流れるの？　流れず、その場で振動してエネルギーを発するって話もあったと思うんだが。どっち？　ダメだ、これ以上はわからん！

結論

  • Q: なぜ直流の電流は回路内のどこであっても同じなの？
  • A: 電子は安定志向だから周囲と同調したがるため

　電子は一匹狼になれない日本人。空気を読んで空気になるヤツ。同調圧は世界のルールだった。

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