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電気の正体とは?

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分子と原子

私たちの周りにある、全ての物は分子といわれる物質の集合でできています。水だとH2Oという水分子が集まって、水になります。分子は目で見ることが出来ない小さな物質です。全ての物は分子の集合体と言えます。そして分子は原子からできています。原子とは物を構成している最小の粒子です。この原子が種類の違うもの同士が共有結合(原子がもっている電子をお互いに共有して結合している)や原子が単独で存在しまとまりをもったものなどを分子といいます。

・・・といっても分かりにくいですので、遠くから見た緑色の山を想像してください。そして緑色の山が1つの物だと思って下さい。この山が緑色に見えるのは、山の中にあるたくさんの森のおかげで緑色に見えます。そして森をつくっているのは、木や草花です。

ここではじめの話である水と置き換えてみましょう。水は山であり、水分子は森です。そして山が緑色に見える根本となる木や草花は原子ということになります。

そしてこの原子の構造が電気の正体を説明する重要な手がかりとなります。

原子の構造

原子は中心に原子核と呼ばれるものと、その廻りに電子と呼ばれるものが配置されています。原子核の中には電気的に+の性質をもつ陽子と電気的な性質を持たない中性子が含まれています。原子核の廻りに配置されている電子は電気的に−の性質を示します。陽子や電子は原子に含まれるとても小さな粒子で陽子のもつ+の電気エネルギーを正電荷、電子のもつ−の電気エネルギーをことを負電荷といいます。

現在では、なぜこれらの粒子が電荷をもつのかは解明されていませんが、原子の中では+と−の電荷をもつ粒子が存在していると理解してください。そして中性の状態では原子に含まれる陽子の数と電子の数は同じです。陽子の数と電子の数は原子の種類によってその数は違いますが、陽子の数を原子番号といいます。

電気とは

全ての物質や空間(気体などが存在する)は原子の結合体である分子が集合してできたものです。そして通常は物質や空間は正電荷と負電荷のエネルギー量は等しく、中性が保たれています。そしてこの中性がなんらかの原因によって、バランスが崩れるときがあります。そのバランスが崩れた状態のことを帯電するといい、正電荷が多い場合は+に帯電し、負電荷が多い場合は−に帯電します。この帯電状態こそが電気の正体といえます。

この帯電した状態は不安定なため、物質は元の姿に戻ろうとします。元の姿に戻るためには、バランスの崩れた電荷の移動が必要です。この電荷が移動するときに電気が流れるというわけです。(通常は負電荷が移動します。)そして電荷のバランスを崩す原因となるのが、外部からのエネルギーです。そのエネルギーとは、熱や光や衝突などです。又、摩擦もエネルギーの一種です。発電は意図的にバランスを崩しているということになります。