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第26講
静電気と電流
教科書P.218~222
 物質を構成する粒子と静電気の発生
について知る
 導体と不導体(絶縁体)の違いを知る
 電流の定義や,電圧と起電力を理解
する
http://www.fzt.jp/
【A 静電気】
a.物質を構成する粒子
陽子
:正の電気を持つ
原子核:正の電気を持つ
proton
Atmic nucleus
中性子:電気を持たない
電子 :負の電気を持つ
neutron
electron
陽子
原子
+
原子の大きさは約10-10m
(約1億分の1cm)
電子
-
原子核の大きさは約10-15m
(約10兆分の1cm)
+2
+
原子核
-
中性子
【A 静電気】
電気の量を示す物理量:電気量 [単位 C(クーロン)]
【陽子】
質量:1.67×10-27 kg
電気量:1.60×10-19 C
原子内の陽子と電子の数は等しい
⇒正負の電気の量は同じ(±0)
【電子】
質量:9.11×10-31 kg
電気量:-1.60×10-19 C
陽子
原子
+
+
電子
-
中性子
+2
絶対値を電気素量という
(電気量の最小単位)
原子核
-
【中性子】質量:1.67×10-27kg
【A 静電気】
アクリル棒
異種の電荷(+と-)は
引き合う(引力)
塩ビパイプ
アクリル棒
クーロン力という
同種の電荷(+と+,-
と-)は反発し合う(斥力)
アクリル棒
【A 静電気】
b.摩擦電気
2種類の物体をこすり合わせると,電子が移動し
て電荷が生じる ⇒ 摩擦電気 という
正に帯電するか,負に帯電するかは物質の種類に
よって異なる(帯電列)
正に帯電 ティッシュ紙
負に帯電
(+)
塩ビパイプ
(-)
負に帯電 ティッシュ紙
(-)
正に帯電
アクリル棒
(+)
【B 導体と不導体(絶縁体)】
●導体 金属など
自由電子があり,電子
が自由に動ける
●絶縁体(不導体) 紙,ゴムなど
電子が束縛されていて
自由に動けない
イメージ図
(+)
(-)
イメージ図
(+)
(-)
【B 導体と不導体(絶縁体)】
●導体 金属など
自由電子があり,電子
が自由に動ける
●絶縁体(不導体) 紙,ゴムなど
電子が束縛されていて
自由に動けない
イメージ図
(+)
(-)
イメージ図
(+)
(-)
電流
自由電子があるので,電荷が移動できる⇒電流が流れる
【C 電流】
a.電流
電気を帯びた粒子(荷電粒子)の流れ
電流の担い手を「キャリア」という
 金属を流れる電流のキャリアは自由電子
 電解質水溶液を流れる電流のキャリアはイオン
【電流の定義】
「1 s」間に「1 C」の電気量が流れた場合
電流の大きさは「1 A」
 [s] に流れた電気量が [C] なら,電流  は,
【C 電流】
b.電荷の移動と電流
電子の平均速度
電気素量
導体の断面積
導体中の電子密度
電流の向き
Y
X
体積
(ー)
(+)
1秒間にYを通過した電子
電子は1秒間に
×1s=だけ進む
電子が単位時間(1s)
に進む距離
【C 電流】
b.電荷の移動と電流
電子の平均速度
電気素量
導体の断面積
導体中の電子密度
電流の向き
Y
X
体積
(ー)
(+)
含まれている電子の総数
(密度×体積)
電子が単位時間(1s)
に進む距離
【C 電流】
b.電荷の移動と電流
電流の向き
Y
X
体積
(ー)
(+)
含まれている電子の総数
(密度×体積)
電流は,単位時間あたりに流れる電気量なので,
(電気素量)×(電子の総数)
【C 電圧と起電力】
回路が閉じてい
回路が開いて
る
いる
a.回路
電流が流れるためには,正極から
負極までつながった回路(閉じた経
路)が必要である。
b.電圧と起電力
電池は,豆電球で使われ (ー)
たエネルギーを供給する
電気的なエネルギーを供
給する能力を
起電力(単位[V])
という。
持
ち
上
げ
る
(+)
起
電
力
落
ち
る
実際の電子
の動き
【C 電圧と起電力】
b.電圧と起電力
分かりやすくするために,+[C]の正電荷が動いていると考える。
電気的位置エネルギーの高い
電気量+ [C] 位置エネルギー
 = 
電位[V] ⇔ 高さ ℎ[m]
(+)
電池のした仕事
 = 
でℎまで持ち上げる仕事
 = ℎ
起
電
力
電気的位置エネルギーの基準
電位0[V] ⇔ 高さ 0[m]
電
高
位 ⇔さ
差
の
差
(ー)
【C 電流】
b.電荷の移動と電流
電子は導線内につまっ
ているので,押し出され
るように運動する。

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