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電流について根本的な質問です。
電池と抵抗とスイッチのみからなる回路


抵抗では電位は下がりますが、電池と抵抗をつなぐ導線は等電位ですよね?なのにどうして電子が移動するのでしょうか?

例えばコンデンサーは充電されて電池と等電位になると電子の移動は止まりますよね?

この辺が曖昧でよくわかりません。どなたかわかる方いらっしゃいましたら教えていただけると幸いです

gooドクター

A 回答 (4件)

現実世界では導線に抵抗があるので、導線各部にも電位差が生じています。

この電位差により電子が移動します
でも理想世界では、回路図の導線に抵抗はありませんから、あなたの疑問はもっともなところです。
勢いがついているから、慣性で流れる なんていうのは電子には通用しないし・・・

実は、(理想的)回路図では、導線は等電位なので下図のように伸び縮みさせることが出来るのです
だから、通常目にする回路図は左ですが、本質的には無駄に伸びている導線を究極に縮小して1点に集約し、右図のようになっているものと考えることができるのです。(ただし、右図のような書き方では回路図が書きずらいので、左型の回路図が用いられるのです)
右図では、電源と抵抗1、抵抗2が直でつながっていて、例えば青丸は抵抗2と電源の接続点です(非常に小さな1点)。右図で青丸に電流が流れることに疑問は無いですよね。この青丸を引き延ばしたものが、左図の下部の導線部分というわけです。
回路図上では右図の青丸と左図の青導線は等価ですから、青導線には青丸と同じ電流が流れるという考え方です。
「電流について根本的な質問です。 電池と抵」の回答画像1
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます!
図もあり、大変納得のいく回答でした!

お礼日時:2019/07/01 21:22

根本的に「電子」と「電流」は別物です。


電流はほぼ光の速度で伝わりますが電子の移動はカタツムリが歩く速さ程度です。
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キルヒホッフの法則というものがあります。


その第1法則が「回路上のある一点に流れ込む電流の総和と、そこから流れ出る電流の総和は等しい。」となっています。

(簡単のために)分岐がない回路であれば、電池から流れ出た電流は導線を通り、抵抗を通り、スイッチを通り、電池に流れ込みます。
現実の導線に微小な抵抗値があろうが、超電導の導線を利用して抵抗値がゼロだろうが、電位差のある閉回路であれば電流が流れます。


理想コンデンサを電池に接続した場合、同電位になって電流が流れなくなるのは閉回路ではないからです。
コンデンサは回路図の通り、電極板と電極板はつながっていません。
最初だけ充電のために電流が流れるという挙動が特殊なのです。
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電池のプラスとマイナスとの間に接続された回路には、電池によって「プラスとマイナスの電位差」ができ、回路全体に「その電位の勾配である電場」ができるとと考えれば、「電位の勾配に沿って電流が流れる」つまり「電場に従って電荷が移動する」ことは想像できますよね。



現実には「導線」にもわずかな抵抗があり、わずかな勾配の電場と、導線の両端にはわずかな電位差ができます。
これが「理想の導線」では「勾配はゼロ、導線の両端の電位差はゼロ」となりますが、これが上記の「勾配」をゼロに近づけた極限と考えれば納得できるのではないでしょうか。

水の流れのたとえ話は上手くいかないことが多いのですが、ここでは
「ダムと下の貯水池」
でそれなりの説明ができると思います。
ダムの中の配管や放水路などの「勾配」があるところでは、水が勾配に沿って流れるのは当然理解できると思います。
ここで、勾配と勾配の間に一部の「水平」な部分があっても、前後の勾配で水が流れていれば「水平の部分」にもその方向に水が流れます。つまり「勾配」で「ところてん」のように押し出されてきた水は、そのまま水平部分も流れます。これはイメージできますね?
この「水平部分」だけを取り出しても水は流れません。あくまで「ダムの高低差」があって、その一部だから全体の「高→低」の方向に流れるのです。
電気回路の「導線」は、この「水路の水平部分」と考えればよいのではないかと思います。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
図もあり、大変納得のいく説明でした!

お礼日時:2019/07/01 21:21

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