電気エネルギーとはなんなのでしょうか？ 熱エネルギーはと言われても説明は出来ませんが何となくイメージ

電気エネルギーとはなんなのでしょうか？
熱エネルギーはと言われても説明は出来ませんが何となくイメージは着きます
電気エネルギーは電流の持つエネルギーということらしいのですがそれは電子の運動エネルギーやクーロン力による位置エネルギーですか？
この質問が浅はかなのは分かりますが教えて貰えませんか？

No.7 回答者： fxq11011 回答日時： 2018/09/20 11:05

＞熱エネルギーはと言われても説明は出来ませんが何となくイメージは着きます

たぶん、最もわかりやすいのは、力といわれる力学的エネルギーでは。
商用電源等では、力に変えて利用するときは、電流×電圧＝電力が力になります。
したがって、電流が持つエネルギーではないことは確かかな？と思います。

No.6 回答者： d9win 回答日時： 2018/09/20 08:08

力は、重力と電磁気力と核力に分類できるとされてます。

この中の核力は原子よりも大きいものに対しては無関係です。そして、重力は巨大物体の運動にしか関与しないので、摩擦力とか化学反応における原子や分子に働く力等の力は全て電磁気力になります。このため、あなたがイメージはできるが説明は出来ない熱エネルギーも、煎じ詰めれば電気エネルギーに行き着くことになります。したがって、何が電気エネルギーなのかという質問は極めて根源的です。

電気エネルギーとして電場だけが関与しているとすれば、電場Eが(電荷eが受ける力Fとして) F = e Eから定義されることから、仕事(エネルギー)がF x = e E x = e Vと電圧V= E xを用いて簡単に表すことができます(xは距離、イタリック体はベクトルを示す)。しかしながら、電荷が移動すると電場Eも移動して、それは必ず磁場Hを伴います。磁場を含んだ力はローレンツ力[F = e E + e v X (μ₀H)]で表されます(Xはベクトル積を示す)。この磁場の寄与を含めねばならないことが、電気エネルギーを解り難くしているように思えます。(電気エネルギーは電磁エネルギーと呼ぶ方が相応しい訳です)

さて、磁場による力は電場に比べて通常無視できますが、電磁波を構成する磁場と電場のエネルギー密度は等しいです(ε₀E^2 /2 = μ₀H^2 /2)。それは、磁場の寄与は電場(電荷)の移動速度と共に増えて、光速で移動する電場は(エネルギーに対してして)同じ影響力のある磁場を伴っていると見なし得るでしょう。
ちなみに、朝永さんやファインマンが確立した電磁量子力学も、クーロン力を正電荷と負電荷の間を光子が行き来することで(光子の)運動量分だけ変化する状況と解釈します。電磁力は基本的に電場と磁場が同等の寄与をしていると解釈できます。

結局、このような電磁エネルギーを端的に示しているのは電子レンジの加熱室の内部で電磁波が飛び交っている状況が相応しいと、私は考えます。
(電磁波を除いて)電場が磁場よりも大きな比重を占めているのは、電磁気学が電場Eの定義が(電荷eが受ける力として) F = e Eの定義から始まる為だと思います。電磁気学は、本来 電気力と磁気力を同等に扱うべきなのに、電気力に偏った理論体系になっているのだと私は考えます。

No.5 回答者： 富士山兄 回答日時： 2018/09/18 23:22

熱エネルギー、運動エネルギーや位置のエネルギーのままですと扱いにくいので電気エネルギ

に変換して利用していると考えると良いと思います。

発電機にて熱エネルギー、運動エネルギーや位置のエネルギーを電気エネルギに変換しますと、
電線3本で遠方(国内全般)へ電気エネルギーとして送ることができます。
この電気エネルギーをエレベター／エスカレターのモーターに加えますとの回転エネルギーに
変換して人や物を移動することができます。

電気エネルギーを電線3本または2本の電線によりポンプのモーターに加えますと地上や地下に
ある水を高層階のタンクに貯めることができます。

ヒーター(抵抗器)に電気エネルギーを加えますと発熱して炊飯器でお米を炊くことができます。
また、トースタとしてパンを焼くことや電気ポットでお湯を作ることもできます。

エアコンに電気エネルギーを加えますと熱の移動が可能で夏ですと室内の高温を吸収して室外
に排熱することができます。
冬は逆に室外の熱を室内に移動して室温を温めています。
冷蔵庫も同じように電気エネルギーを加えて庫内の熱を庫外に移動して冷やしています。

さらに照明器具に電気エネルギーを加えますと光のエネルギーとして室内を明るく照らすことが
できます。

パソコンやテレビ、レコーダ、プリンタ、FAXなどは電気エネルギーでありませんと動作しない
機器も多数あります。
時計も昔はゼンマイを巻いて動作させていましたが、近年は電池の電気エネルギーにより駆動し
ています。
以上の通り、熱エネルギー、運動エネルギーや位置のエネルギーを電気エネルギーに変換します
と使い勝手が良いことが判ると思います。
また、電気エネルギーを含めて熱エネルギーも運動エネルギーも位置のエネルギーも全て同じ
エネルギーとして考えることもできます。

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2018/09/18 23:20

No.2です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞電気エネルギーとはクーロン力による位置エネルギーと考えて良いでしょうか？

はい。それは「力学的な位置エネルギー」に相当する「電気的なポテンシャルエネルギー」ということです。
「電場」という「場」の持つエネルギーということです。

地球上での「高さ」による位置エネルギーは、地球の「重力場」の持つエネルギー。
「磁気エネルギー」も同じような「場」（この場合には「磁場」）のエネルギーです。

まあ、No.2に書いた「電熱器やアイロンで熱になる」のも、「電場」によって運動した電子が「抵抗」や「電熱線」の原子に衝突して運動エネルギーを渡すことによるものです。

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2018/09/18 22:30

エネルギーがなにかを考えるのは難しいですね。

電気の場合は、電磁波がエネルギーを伝えると考えるといいと思います。空間を伝わってラジオが鳴る。携帯で通話ができる。つまり、空間を波として伝搬しながらエネルギーを伝える。波そのものがエネルギーだとも言えます。

導線を流れる電流は、電子の速度は遅いのに、エネルギーがほぼ光速で伝わるのは、電気の実態は電磁波で、導線はそれを単に誘導するパイプのようなものだからです。

英語で無線をワイヤレスといいますね。ワイヤーがない、つまり線がないのに電気が伝わるっていうことですが、実体は逆。電磁波という現象があって、それが導体に閉じ込められると、誘導されて電流が流れるだけなのです。人間が先に電流を見つけて、あとで空間を飛ぶことがわかったから、ワイアレスといいますが、実際は、ワイヤある・・・とでも言うのが、有線の現象だとわかります。

なお、熱エネルギーは、原子の運動エネルギーですね。
質量も、エネルギーの一種です。質量欠損の差で、失われた質量が、莫大な熱エネルギーとして取り出されるのが、核エネルギーの原理です。

この回答へのお礼

なるほど、電磁波を学んでからもう少し考えてみようと思います。

お礼日時：2018/09/18 22:48

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2018/09/18 22:29

電気だって、電熱器やアイロンで熱に変わりますよ。

この回答へのお礼

電気エネルギーとはクーロン力による位置エネルギーと考えて良いでしょうか？

お礼日時：2018/09/18 22:47

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2018/09/18 22:07

電気エネルギーとは、電荷が持つエネルギーのことです。

例えば、コンデンサーに蓄えられたエネルギーは(1/2)*C*V^2[J]で表されます。
エネルギーは、熱、運動、位置などに形を変えて存在しますが、
電気、水素、などでもほぞんできます。
電子の導体内移動速度は数mm/sから数cm/sと言われますが、
電流伝搬速度は光速の8割ほどにも及びます。

この回答へのお礼

電気は電気で全く別のものなんですね
運動エネルギーで考えられると思ってました
ありがとうございます

お礼日時：2018/09/18 22:12