電圧をかけると実際に電子が流れますか？

電子が動き回るという観点から電流について考えることは、電気がどのように機能するかについての貧弱な精神モデルへの道を歩み始めます。ここにいくつかの問題があります：

• 電子は多くの電荷キャリアの1つにすぎません。どのイオンも電荷担体です。

• 電子のバランスをとる陽子も同様に重要です。電子だけを持っていた場合、宇宙のすべての電子は互いに反発し、宇宙に放出されます。

• 電子は負の電荷を持っているため、混乱します。 まったく理由がないそれらがネガティブからポジティブにどのように流れるかを考えます。それは実際にはまったく問題ではありません。

• 電子は実際には常にすべてのランダムな方向に群がっており、それに比べて電流による動きはごくわずかです。

重要なことはこれです：電荷キャリア（電子はその1つです）は起電力を伝達するために使用できます（通常は単に電圧と呼ばれます）これは実際にはごく普通の概念です。ロッドの一方の端を押して、ロッドのもう一方の端に機械的な力を伝達できます。ロッドは動きますか？これはいつですか？たぶん、しかしここで起こっていることが2つあります：

1. 力はロッドを介して伝達されます。波はその材料内を音の速度で伝播します
2. また、電力を伝達すると、ロッドはほとんどの場合、はるかに遅い速度で移動します

ロッドの違いは明らかですが、電荷が見えないため、違いは明らかではありません。 。

それで、あなたの質問は次のとおりでした：電子は実際に流れますかw電圧が印加された場合厳密に言えば、答えは多分であり、それはフローの意味によって異なります。質問に似ています。ロープを引っ張るとロープは動きますか？そうですね、風船に取り付けられていると、ロープが大きく動く可能性があります。レンガの壁に取り付けられていると、まったく動かない可能性があります。

電荷キャリア（電子など）の動きは電流です。電流がある場合は、電荷キャリアの正味の動きがあります。実際には、正味の流れがなくても、個々の水分子がパイプ内で群がっているのと同じように、それらは全体に群がっています。電流は平均的な動きを表します。 DC電流の場合、平均運動は円の中にあります。

これを達成するために個々の電荷キャリアがどのように相互作用するかは複雑であり、それは実際には物理学の問題であり、電子工学の問題ではありません。このフィールドに関するMITチュートリアルを確認することをお勧めします。

コメント

• しかし、afaikは、たくさんの電子が飛び散り、ボールに寄り添うことはありません。
• @WoutervanOoijenはい、あなたは正しいと思います:)いずれにせよ、それは非常に異なる世界になるでしょう！
• 私が読んだすべての90％は、電子が動き回ったり、電子を失ったりすることに関しては、まったく間違っています。

電子は電圧が印加されると物理的に移動します –非常にゆっくり。

100VDCで通電され、直径2mmの銅線を介して1Aの負荷（電球のような）に電力を供給する回路では、電子が次の速度で移動します。

\ $ \ dfrac {I} { Q \ cdot e \ cdot R ^ 2 \ cdot \ pi} \ $

ここで、

• Qは、銅1立方センチメートルあたりの電子数です（約\ $ 8）。5 \ times 10 ^ {22} \ $）
• Rはワイヤーの半径
• eは電子あたりの電荷です（およそ\ $ 1.6 \ times 10 ^ {-19} \ $ coulombs）

これは 8.4cm /時間になります。正確には高速ではありません。

重要なのは、競争するのはエネルギーであるという事実です。電子自体ではなく、ほぼ瞬時に回路を通過します。 （電子は、エネルギーがすばやく流れるのに便利な「高速道路」になります。）

電圧下での電子のゆっくりとしたドリフトが、実際のエネルギーの流れと同じ名前になってしまったのは残念です。回路内で機能します。

コメント

• 電子のゆっくりとしたドリフトがなければ、電流が流れないため、’ tにはエネルギーの流れがあります。エネルギーの流れは電力と呼ばれ、私たちが知っているように、\ $ P = IE \ $です。\ $ I = 0 \ $の場合、エネルギーの流れはありません。たぶん彼らは半分しか同じ名前を持っていません：）
• 確かにそうです。ACでは、彼らはただ小刻みに動き、’ tはそれ自体が実際に循環します。
• Q = 8.5 × 10 ^ 22電子/ cm ^ 3は、1個あたりの合計電子数です。 Cuの体積。これらの電子のごく一部のみが伝導に関与する自由電子です（ en.wikipedia.org/wiki/Free_electron_model ）。したがって、この式は次のようになります。間違っています。
• @Curdあなたの番号は間違っています、どこでそれを手に入れましたか？ > ” Q = 8.5 × 10 ^ 22電子/ cm ^ 3は合計ですCuの体積あたりの電子数。”いいえ、銅の電子の総数/ cm ^ 3は2.46×10 ^ 24です。したがって、各原子が金属’の電子-海に1つの可動電子のみを与える場合、自由電子密度= 2.46e24 / N、銅の場合はN = 29です。上記の式は正しいです。 Halliday / Resnick physics、または wikipedia、Drift_velocity
• @wbeatyでこれと同じ計算を参照してください：うん、あなたは正しい（私は’ハリデーはありませんが）再計算して、1 cm ^ 3あたりの電子の総数としてrho / Mm * Na * 29 = 2.44E24を取得します（rho密度、Mmモル質量、Na = AVogadro ‘の番号）。 ‘ 2年前の計算を覚えていません…

便利な抽象化と物理的現実を混同しないでください

• 「回路」は、世界についてのより良い推論を支援するために設計された抽象的な概念です。
• 電子は物理エンティティ。

「閉じた」パスに関する注意

閉じたパス回路は、電子がソースに戻ることを意味しません。さらに、ソースを離れる電子は非常にまれに、ソースのもう一方の極に戻る同じ電子（速度の説明については@madmangurumanの回答を参照）。

機械的な類似性

それは落ちるドミノのようなものです。エネルギー波は落下するドミノを通って伝播しますが、ドミノはあまり変換されません。

エネルギーは電子の電荷に加えられた力（電圧）を掛けたものであることを忘れないでください。それは（圧倒的に）力です。電荷（電子）ではなく、金属格子を通って移動します。

この写真のように：

力はボールを横切って伝達されますが、ボールはほぼ所定の位置に留まります。重力によってバランスがとられている機械式ボールとは異なり、電気セル（バッテリー）からの金属線に電子が含まれています。電子の全体的なドリフト（車が交通に詰まっているなど）。

さらに読む

これを検討してください同様の関連する物理学の質問に私が与えた答え。

コメント

• ええと、回路は一般的なマクロオブジェクトですが、電子は理論上の獣です。強力なQM動作。しかし、私は同意します。帯電した砂からホースを介して構築された回路、または回転するプラスチックホイール上の帯電した金属ボールを使用することで、多くの抽象化を排除できます。いずれの場合も、どの回路でも電荷ドリフト（電流）が必要です。類推：機械式駆動ベルトを使用して、ベルトがメートル/時で移動し、キロワットを伝達するまで、低速でより高い力/張力を使用します。動きよりも力の方が重要であるかのように見えるだけです。スローベルトを止めると、エネルギーも止まります。

ここでは金属について話します。通常、金属のオブジェクトは分子で構成されていません。金属原子で構成されており、すべてがグループ化されています。これを下の図に示します。

赤い円は電子です。ご覧のとおり、電子がどの原子に「属している」かは実際にはわかりません。これらの電子は原子間の接続を形成するため、2つの原子に属します。

電流が流れ始めると、これらの電子は実際に移動します。電流が流れると、エネルギーが伝達されます。原子は簡単に移動できないため、電子は移動する必要があります。

これは、電流の単位アンペアでも確認できます。1アンペアは1秒あたり1クーロンに相当します。クーロン（C）は電荷の単位（Q）。1アンペアとは、1クーロンの電荷が1秒間に特定のポイントを通過することを意味します。この電荷は、オブジェクト1からオブジェクト2に実際に流れる電子によって生成されます。

DC電流（たとえば、通常の電池式のアプリケーション）について話すと、これらの電子はそれらのソースに戻りません。この回路について考えてみましょう。

最初は、負と正の電荷に差があります極：負極には余剰の電子があります。これにより力（電圧）が発生し、2つの極（ワイヤと電球）の間にリンクがあるため、電子が流れ始めます。電子は、電荷に差がなくなるまで（または、電流が流れない程度になるまで）、電球を介して負極から正極に移動します。

これで、これらの電子がソースに戻らなかったことがわかります。これらの電子は、負極で始まり、正極で終わりました。

これは、閉じたパスと呼ばれます。」 sa circle：電流はバッテリーで始まり、バッテリーで終わります。バッテリーは実際には正極と負極の2つのオブジェクトで構成されているため、混乱が生じます。

この回路を見てください（基本的には同じですが、バッテリーの代わりにコンデンサーを使用し、代わりに抵抗器を使用しています。電球の）：

コンデンサの右側から電流が流れます（負に帯電し、電子が余剰になります） ）コンデンサの左側にある抵抗を介して（正に帯電、電子不足）。ここでは、コンデンサプレートが分離されているため、実際には閉じた経路ではないことが簡単にわかります。

電流はコンデンサで開始および終了するため、これを単にクローズドパスと呼びます。

電子は実際にはベースに戻る必要がないため、これで次のことが理解できます。電子は地球にも流れ込む可能性があります。これは雷の場合にも起こります。電子は、電荷の違いを中和するためだけに、雲から地球に流れます（またはその逆です。私にはわかりません）。

コメント

• 稲妻について：両方向。 ” 世界中で平均して、負の稲妻が大部分を占めており、すべてのストライキの約90パーセントを占めています。 …ちなみに、正の落雷は最大300,000アンペアの非常に大きな電流を生成する可能性があるため、最も危険であると考えられています！ “（ source ）
• 私はあなたのエネルギー@Camil（しゃれを意図したもの）が好きですが、この答えには微妙な誤りがいくつかあることに注意する必要があります。混乱は、バッテリーに2つの極があるということではありません。混乱は、回路が単一の電子の動きを記述していないことです。それらは、集合的な動作とエネルギー伝達を記述しています…あなたの答えは、OPが質問をするように導いたのと同じ混乱した仮定をし続けます。要約で議論するか、その場合、電流はソースに戻らなければなりません-または-電子と物理的およびそれらの等電位面が行う態度について議論します。
• p.s. -私は反対票を投じませんでした。他の誰かがそうする場合の記録のためだけに。 -“私ではありません！”;）
• 電子は移動しませんが、指摘する価値もあります。バッテリーを介して、電流は行います。これが、バッテリーに電解質が必要な理由です。電子は’通過できませんが、陽イオンは通過できるため、正確に機能します。電子の反対方向に移動する陽イオンは、化学エネルギーが枯渇するまで、回路内を移動する電子が平衡を形成するのを防ぎます。イオンと電子は反対方向に移動しますが、それらは反対の電荷を持ち、一緒になって一方向に電流の完全な回路を作ります。
• @CamilStaps個々の電子は、可能な限りランダムな経路をたどります。おそらく、この動きのほとんどは熱雑音に起因するものであり、それがたまたまその一部である電気機械に起因するものではありません。 多く（数十億以上）の電子の平均運動をとった場合にのみ、それらが他の方向よりも一方向に移動していることに気付くでしょう。また、回路は’電子の流れを記述していません。電流の流れを記述しています。