断線している回路で電流が流れない理由

豆電球を銅線を介して電池につなげると電池から電子が流れて電流となり豆電球は点灯します。
ですが、この回路の一部が切断していると
電流は一切流れないようです。
(一切という意味は量ではなくて導線のどの部分にも電流は流れないという意味です。)

ここで質問なのですが
電池から出発する電子はどのようにして自分の進む道が途中で断線していることを察するのでしょうか?
(事前に察しているからこそ電子は電池から流れ出ないと考えています)

No.1 回答者： Veil 回答日時： 2004/06/10 00:50

電池から出た電子は、電線の左端にいる電子を押して、順繰りに送られ右端ある電球に一個ポロっと落っこちます。

と、昔は考えられてました

参考URL：http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denshi2.html

No.2 回答者： 0011223 回答日時： 2004/06/10 00:51

考えが面白いですね～そんなこと考えたことが無かったので私の思うことを勝手に書かせて頂きます．

思うに電子は断線していることを事前に察知などしていないと考えます．恐らく不可能です．
私は電流（電圧）は川のように高い所から低い所へ流れるのだと教わりました．
なので電子も断線した所まで流れていると考えるのが普通ではないでしょうか？
つまり，銅線がつながった時に初めて電池から流れ出すのではないということです．もちろん断線した部分が電池の-だとすると，つないだ時に初めて電池から流れ出すということになるかと思います．
どうでしょう？もっと納得のいく説明をしてくれる方からの回答を待つ方がいいかもしれませんが参考までに．

この回答への補足

0011223>電子も断線した所まで流れている

とすると電池と断線箇所の間に電流計を入れると
針がふれることになりますが実際にはそうでは
ありませんよね。

補足日時：2004/06/10 01:28

No.3 回答者： ymmasayan 回答日時： 2004/06/10 01:12

回路が切れている事を知らずに電子が出て行き、渋滞にあって数珠繋ぎになって、電池のところからも出られなくなってしまうのでしょ。

きっと。

この回答への補足

とすると電池と断線箇所の間に電流計を入れると
針がふれることになりますが(一瞬かもしれませんが)
実際にはそうではありませんよね。

補足日時：2004/06/10 01:30

No.4 回答者： iomom 回答日時： 2004/06/10 01:34

#1さんのリンク先に”金属は自由電子があるから電流が流れやすいのです。

”と書いてあります。

ここで注目するのは”電流が流れやすい”という部分で、金属でない自由電子が少ないモノでも電流を流す事が出来ます。

例として、雷は電線が無くても空気中を通りますよね？
これは電気を送る圧力、電圧が高いからです。

という訳で、その回路で電流が流れなくなるのは、空気に電流を流せる程電圧が高くないから電流が流れないと考えられます。

No.5 回答者： kube 回答日時： 2004/06/10 01:35

Golbyさんこんにちは。

　Golbyさんは磁石をご存知ですよね？プラスとマイナスは引き合いますね？
　電子も同じで、自由電子（動き回れる電子）は磁石で言うとマイナスで、常にプラスに帯電した方向に流れ込みます。
　さて、断線です。それまで電子は自由にプラスに「吸い込まれて」いました。しかし、そのプラスの場に繋がっていた道が閉鎖されてしまったわけです。これは掃除機のノズルが詰まってしまったような状態です。
　つまり、プラスからの吸引力がゼロになってしまったわけですね。
　そうすると電子は一定の方向に流れることができなくなり、見かけ上電流が自分で止まったように見えるわけです。
　つまり、電子は自分で事前に断線を察知しているわけでは無く、吸引力が無くなったので一方行に移動しなくなった、と言うことです。
　ほこりが吸い上げられなくなったのを、まさかほこりが自分で掃除機が止まった事を察知して動きを止めたとは思わないですよね？
　そういうわけで、電子は流れを止めるわけですね。

この回答への補足

ありがとうございます。うまいたとえですね。
では視点を変えます。
この吸引力のもとはおそらく導体内に生じる
電場みたいなものかと思われます。＋極－極間の電位差に対応する電場があらわれ電子が引かれるみたいな感じでしょうか？

掃除機の例では確かにノズル部分は空気の流れが
とまります。ですが、手前側ではスイッチが
onな限り吸引力は働いています(空気の流れはとまっているでしょうが)。言うなれば吸引力の源は
詰まり部分を察知していません。

豆電球の回路の例では断線すると直ちに両側の吸引力が止まります。この吸引力を発生させている源は
断線を察知して吸引力を停止したように思えます。
なぜにそれが可能なのでしょうか？
というように質問を変更したらどうでしょう。

補足日時：2004/06/10 01:46

No.6 回答者： sanori 回答日時： 2004/06/10 01:39

断線しているプラス側の端がプラスに、マイナス側の端がマイナスに帯電しています。

正確には、線の途中のところも帯電しています。
帯電とはすなわち、プラスに帯電している表面では原子数よりも電子が少ない状態、マイナスに帯電している表面では電子が多い状態です。

もしも、電圧がめちゃくちゃ高ければ、電線が切れていようが何しようが、そこの空気中を電子が飛行します。（真空管の中の放電と同じ）
言わば、断線しているところの空気の部分が非常に高い電気抵抗になっているようなものです。
そんなに電圧が高くなくても、断線している端どうしが近ければ、放電します。

ですから、家の中の電気製品の電源コードを踏んづけて痛めると、火事の元になるんです。
発熱したり、最悪、火花が飛びます。

この回答への補足

豆電球の回路の例でいえば
電池の電源を何万ボルトの電池に変えた時が
放電する直前の状態に該当するかと思いますが、
その時でさえ、放電を起こしていない以上、
つまり断線部分に電子が流れていない以上その回路中の
どの銅線部分も電子が流れていないかと思います。
この考えは正しいでしょうか？

補足日時：2004/06/10 02:08

No.7 回答者： ymmasayan 回答日時： 2004/06/10 01:42

No.3です。

補足にお答えします。

>とすると電池と断線箇所の間に電流計を入れると
>針がふれることになりますが(一瞬かもしれませんが)
>実際にはそうではありませんよね。

途中に電流計を入れると最初の一瞬だけちょこっと電気が流れます。
その後は膠着状態でわずかたりとも電気は流れません。

この回答への補足

本当ですか？？？

私もそうではないかと小学校で豆電球回路の実験
を行って以来ずっと悩んで来たのですが。。。

補足日時：2004/06/10 02:00

No.8 回答者： Rossana 回答日時： 2004/06/10 02:52

電子の気持ちになって考えてみましょう。

あなたは迷路に迷い込んでしまいました。できるだけゴールに早く着きたい！！
あなたはアイテムを何も持っていません。
そんなとき、通路に沿って進みますよね。
しかし、アイテムとしてドリルを手に入れたとします。
そのドリルを使えば通路に沿わなくても壁をドリルで突き破って進むというショートカットができます！！

例えば、雲と地面の間は抵抗値が非常に高く電子は通常行き来できません（アイテムなし）。
ところが、高電圧（ドリル）というアイテムを手に入れれば雲と地面の間に雷という大電流が流れますよね。

そんな感じで考えてみてください。

電子にとって金属は通路だけど金属じゃないの（絶縁体）は壁なのです！

No.9 回答者： sanori 回答日時： 2004/06/10 02:57

Ｎｏ．６の者です。

＞断線部分に電子が流れていない以上その回路中の
＞どの銅線部分も電子が流れていないかと思います。
＞この考えは正しいでしょうか？

全く正しいです。
帯電が完了した定常状態では、電流は流れません。
放電するには、原子から電子が離脱するような一定の条件以上の電界が必要ですから、その条件以下ですと基本的には放電しません。

電流計のことを書かれている方もいらっしゃいますが、これも全くその通りで、帯電が完了するまでの過程では電流が流れます。著しく感度の高い電流系であれば、帯電するまでの間、針が振れるという考え方でよいです。
帯電しているプラスの場所とマイナスの場所とが向き合って、コンデンサになっていると考えればよいです。
コンデンサが充電されるまで電流が流れます。
交流回路の基礎みたいな感じです。

余計なことかもしれませんが、
厳密なことを言えば、断線していても、究極的に絶縁されていない限り、リーク（漏れ）の電流があります。
空気中を伝うのもあるでしょうし、あと、よく知らないんですが、もしかしたら電池そのものの外壁か何かを伝うのもあるかもしれません。

この回答へのお礼

なるほどそうですね。よくわかりました。
コンデンサーにたとえるとよく理解できました。

お礼日時：2004/06/10 22:25

No.10 回答者： kube 回答日時： 2004/06/10 04:06

＃５です

＞掃除機の例では確かにノズル部分は空気の流れが
＞とまります。ですが、手前側ではスイッチが
＞onな限り吸引力は働いています(空気の流れはとまっているでしょうが)。言うなれば吸引力の源は
＞詰まり部分を察知していません。

＞豆電球の回路の例では断線すると直ちに両側の吸引力が止まります。この吸引力を発生させている源は
＞断線を察知して吸引力を停止したように思えます。
＞なぜにそれが可能なのでしょうか？

　まず初めに、基本的なことをご理解下さい。「電流」とは、「電子の流れ」の事をいいます。
　その「電子の流れ」が停止した場合、「電流」は流れていない事になります。
　帯電して「電圧」が高まっていても、抵抗が高いと「電流」は流れません（厳密に言えば漏電もあるかもしれませんがそれは考えない事にします）。
　つまり、プラス側は「プラス」に帯電しているが、「電流」は流れず、マイナス側は「マイナス」に帯電しているが、やはり「電流」は流れず、結果お互いがその吸引力を停止したように見えるわけです。
　これは、先の掃除機の例で言えば、空気が無い場所を吸引しても、空気の流れを観測できないのと同じです。
　実際、プラス側では吸引力は停止しているわけでは無く、電子の置き場所があるかぎり、電子があればすぐにそれを吸引します。

　つまり、Golbyさんご自身がおっしゃられているように、

＞手前側ではスイッチがonな限り吸引力は働いています(空気の流れはとまっているでしょうが)。

　ということで、空気（電子）の流れが無くなったので、吸引力が無くなったように見えるわけです。

この回答へのお礼

理解できました。何度も御丁寧にありがとうございました。

お礼日時：2004/06/10 22:26