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流れた電子はどうなるの？　消えるの？

電子工作

　ふしぎ発見。バカ発見。

前回

　電子が流れることで電気が発生するらしい。

　で？　その流れた電子はどこへ行くの？　死ぬの？　消えるの？

　素人考えだけど、自分の作った回路内で電気の無限ループとかできないの？　できたらやってるだろうけども。蓄電先の電圧が高まって電圧差が生まれなくなり電気が流れなくなるから作れないってこと？

流れた電子はどうなるの？

　電池は消費したら使えなくなる。電子は消費されて消える？　電子は消えるの？

　AC電源の話。

電子は変圧器からでて，家電製品をとおり，また変圧器に戻ります。だからどこかに溜まるということはことはありません。

　電子は家電製品と変圧器の間をぐるぐる回っているってことかな？

電子はその場を移動しないで，電子の振動のエネルギーをとして伝播しているイメージの方がよいと思います。

　その場に留まっている電子を震わせることでエネルギーを発生させている？　振動させているのは、電子同士の振動が伝播しているから？

サッカーや野球の応援席で観客がウェーブしているのを見たことがありませんか？
観客が電子でウェーブが電流と考えると分かりやすいのではないでしょうか。

　それピンと来る。超わかりやすい。でも電子が移動するという人もいれば移動しないという人もいるようだ。どっちだよ……。

電子はどこへゆく？

　以下、引用。

>発電された電気を作っている電子はどこから調達しているのですか？

>家庭の電子機器を流れた電子は、どこから来てどこへ行くのですか？

　金属原子の電子の内、原子の一番外側を回っていた一部の電子は、金属の内部では、（電気を流さなくとも）元々自然に原子との結び付きから離れた状態になっていて、金属の中であれば自由に飛び回っています。
　これを自由電子と言います。
　金属中の原子は、電子の一部が自由電子となって原子から離れてしまっているため、金属イオンになっています。
　つまり、金属は金属イオンと自由電子の塊なのです。
　電流を流した場合、金属中の金属イオンの位置は余り変わりませんが、自由電子が金属中を移動します。
　例えば、電池にモーターを繋いだ場合には、電池のマイナス極を出た電子は、導線を通ってモーターに入り、モーターを回してから、プラス極に繋がる導線を通って、電池のプラス極に戻ります。
　モーターを水車に置き換え、電池をポンプに置き換えて考えると、ポンプから送り出された水は、配管を通って水車に送られ、水車を回した水は、別の配管を通ってポンプに戻る、という具合に、水がどこからか供給されるのではなく、ポンプと水車を繋ぐ配管の中を循環している様なものです。
　尚、交流の場合には、電子が行ったり来たりを繰り返している事は、ANo.1様の仰る通りです。

　えーと、つまり、どゆこと？

　DC電源から電子を流した場合、もとから金属内にある電子が移動する。移動先はリード線などの金属で繋がっている導体(物体)。電子は回路内をぐるぐる回る。

　でも「水がどこからか供給されるのではなく、ポンプと水車を繋ぐ配管の中を循環している様なもの」というのがわからん。
　前回までの知識によると「電流を流す」ということは「電子を流す」ということのはず。電源からやって来た電子のせいで、導体である金属の中にあった電子が移動する。ということではないの？　そうなると、電子って増えるんじゃないの？　電源からきた電子と、金属内にあった電子、両方あるんじゃないの？

　電子は導体内にすでにあったけど、電池を持ってきて導体に繋げることで、電池の電子が流出し、導体内の電子が押し流されて移動するんでしょ？　じゃあ電池の分の電子が増えたことになるのでは？

　電池が無くなるのは電子が無くなるからじゃないの？　電子って何なの？　素粒子の一種である電子は消えないの？　無限に存在し続けるの？　ならどうして電池は使えなくなるの？

　わからん！

「電池が無くなる」とはどういうことか

プラス極の材料とマイナス極の材料それぞれの化学変化が終了すること

　化学変化ってなに？　電池の材料って何？

アルカリ乾電池の場合、「プラス極材料」として二酸化マンガン、「マイナス極材料」として亜鉛 、「電解液」として水酸化カリウムなどのアルカリ性の水溶液を使っています。

　以下、引用

●電池で電気が起こるしくみ

1. まず希硫酸(電解液)に、銅板(プラス極)と亜鉛板(マイナス極)をいれます。すると亜鉛板から亜鉛イオンが電子を残して溶け出します。
2. 亜鉛板に残された電子は、導線を伝って銅板へ移動します。こうした電子の移動によって電流が発生し電気が起きているのです。
3. 銅板へ移動した電子は希硫酸中の水素イオンとくっついて水素ガスになるので銅板は亜鉛板よりも電子が増えることがありません。また、電池から流れる電気には、光･音･力･熱･情報の5つの働きを作り出す力があります。それぞれの機器に電気が流れることで、動かすことができます。

　回路内の電子が増えない理由は以下かな？

銅板へ移動した電子は希硫酸中の水素イオンとくっついて水素ガスになるので銅板は亜鉛板よりも電子が増えることがありません。

　電子は電池のマイナス極から出てプラス極へ戻ってきた後、電解液である希硫酸と結合し、水素ガスになって大気中に飛んでいく。だから回路内にある電子の総量は、たとえ電池が回路の外部から追加されてきたとしても回路内にあった量のまま。
　そういうことで合ってる？

　電池がなくなるのは以下が原因か。

亜鉛板から亜鉛イオンが電子を残して溶け出します

　「電池が無くなる」と認識している状態は、材料が溶けてしまったことだったのかな？　「溶ける」というのがどういうことかわからないが、たぶん亜鉛板の分子構造とは違う構造に変化したということだろう。そこは詳しく調べなくてもいいか。

結論

  • Q: 流れた電子はどうなるの？
  • A: ボルタの電池の場合、水素ガスになって大気中に霧散する

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