電流って時速何キロなんでしょうか？

質問

たとえばインターネットでアメリカのニュースサイトであるＣＮＮのホームページをクリックすると、電話回線を通じて一瞬でアメリカにあるサーバまで電流が行って帰ってくるわけですよね？いったい時速何キロなんでしょうか？

回答No.6

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

電流の速さと、信号が伝わる速さが違うということですが、
わかりやすくイメージするには、硬式テニスのボールのパッケージを例えに使うのがよいと思いました。

スポーツ用品店に陳列されている硬式テニスのボールは、筒状のパッケージに入っています。
たとえば、こんなのです。
http://a248.e.akamai.net/f/248/37952/1h/image.shopping.yahoo.co.jp/i/k/alpen-group_21000200070000000
http://ec2.images-amazon.com/images/I/31wzZJx-7tL._SL500_AA280_.jpg

この筒状パッケージをすごく長くして、底を壊して取り除いたものをイメージしてください。
それが導線です。
筒の中に入っているボールが電子です。

口からボールをつついて押すと、底から１個のボールが出てきます。
＜＜＜ここが重要です。＞＞＞
ボール（電子）が底から１個出て来はしましたが、口から底まで１個のボールが移動したわけではないですよね。
しかし、つついたことによって、ボールは出てきました。
出てきたということは、電気信号が口から底へ伝わったということです。

つまり、電子の速度ではなく、導線中の光速が信号の伝わる速さであるわけです。

あと、
昨年、似ている質問に回答しましたので、ご参考に。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3251618.html

お礼

テニスボールの例、とてもわかりやすかったです。
それなら押した瞬間に出口から出てきますよね。
ありがとうございました。

回答No.8

okweb-goo

あなたがクリックしたときに起こる現象は、電流が発生してアメリカまで届くのではありません。その変化が伝わるだけです。
水の波で考えましょう。プールで水面を叩いたとき、２５メートル先のプールの壁にあなたの発した波が伝わりますが、あなたの叩いた水そのものがあっちに行くわけではありませんね。波が伝わるだけです。
インターネットでも同じことで、マウスを叩くと、あらかじめ決められている「信号の波」（010101011111010111など）があなたのプロバイダや海底ケーブルを伝わって目的地に行くだけです。具体的にはＬＡＮケーブル内の「電圧の変化」が伝わるだけです。
このスピードのことなら途中の経路で滞ることもありますが、金属の中を流れる速度は真空中の光速の７割くらいだと思います。

お礼

電圧の変化が届いていたのですね。
よくわかりました。
ありがとうございました。

回答No.7

gorogoro23

１．電線を電気信号が伝わる速さ
電子が動く速度は人が歩く位です。
電子が動くのは電圧をかけて電線の長さ方向に電界が生じるためです。
お盆に載せたパチンコ玉を想像してください。
パチンコ玉は電子、お盆の傾きが電界です。

電界の伝播は有限の速度です。
電気信号を伝えるのは基本的に２本の電線が必要です。
その２本の間の誘電率などによって、電界の伝わる早さが決まります。
電線の長さ方向に沿って、真空中の光または電波の速さである毎秒３０万キロメートル
より少し遅いスピードで（例えば毎秒２０万キロ）、電界は、まるで波のように伝わります。

電界の伝わるスピードが電気信号の伝わる速度となります。

２．光ファイバーを光が伝わる早さ

光ファイバーは屈折率が約１．５の石英ガラスでできています。
光ファイバーを光が伝わる早さは
毎秒３０万キロ÷１．５＝毎秒２０万キロメートル
で、これも真空中の光速より少し遅くなります。

３．インターネットでサーバーから端末（ＰＣ）に信号が伝わる早さ

電線または光ファイバーが多数の中継器（ルーター、ブリッジ等々）で結ばれています。
電気や光が伝わるのに掛かる時間に、
中継器でインターネットのパケット信号を正しい宛先に割り振るための
信号処理の時間がプラスされます。

非常に簡単に回答すると、以上のようになります。

ちなみに、アメリカと日本の間のインターネットの通信は、
海底光ケーブルがそのほとんどを占めています。
光は高速で点滅でき（１秒間に２５億回などは普通）、
少しずつ違った波長（色）を重ねて１本の光ファイバーを通せるので
非常にたくさんの情報を低コストで送ることができるからです。

地球の直径は1万2千kmなので、光信号が理想的に日米間で何秒かかるか
すぐ分かりますね？

一方、衛星中継では電波なので通信容量が限られるし、
衛星を管理する費用が高いので、インターネットではあまり使われていません。

衛星中継では半径３．６万キロの静止軌道に打ち上げられた通信衛星が
使われています。テレビの衛星中継では、海底ケーブル中継に比べて
画像と音声が遅れますが、その理由はもうお分かりですね？

お礼

詳しく説明してくださり、基礎知識のまったくない私ですがなんとなく全体像がつかめました。ありがとうございました。

回答No.5

angkor_h

電線を伝わる電子の速度は亀程度だそうです。しかし、「その亀が前の亀の尻尾を突付いて、突付かれた亀がそれをまた前の亀に伝える」という伝播速度は光速度に匹敵するらしい。
つまり、「電子が移動して一瞬でアメリカにあるサーバまで行く」わけではなく、「電子の振動が移動して…」というのが正解。
電波も同じで、電磁波の振動が移動する。
海面の波も同じで、「水が移動」するのではなく、「水の振動である波」が移動する。
なお、電線一本では国際間通信は成り立たず、中継設備(電気機器)が必要で、ここでの遅延が発生するが、大きく(衛星通信ほど)は影響するほどではない。
長距離通信の主役となった光ケーブルでの伝播速度は、先の方が言う「屈折率に反比例した光速度」に等しく、概算では真空中光速度の2/3程度と見ればよいといわれる。

お礼

移動してたのは電気ではなくて電子だったのですね。（バカですみません）
わかりやすい説明ありがとうございました。

回答No.4

mtaka2

ちょっと質問の本論からずれますが、自宅のインターネットアクセスで発生した「電気信号」がそのままアメリカまで伝わっていくわけではありません。
インターネットのアクセスとかで使われている通信回線は、そのほとんどが「光ファイバー」による「光通信」で行われています。
日米間の海底ケーブルなかも光ファイバーですし、日本国内での幹線網も光ファイバー。
「電線」による「電気通信」なのは電話局から各家屋までを繋ぐ末端だけ。

光ファイバーの屈折率は1.5ぐらいなので、光ファイバー内の光は、真空中の光速の1.5分の1になります。真空中の光速は秒速30万kmなので、光ファイバーを流れる信号の速度は秒速20万km=時速7億kmぐらいになります。

これは0.2秒で地球を一周できる速さですが、実際のインターネットアクセスでは、こちらからの信号が0.1秒で世界の裏側にあるサーバに届くわけではありません。
通信経路上にはさまざまな「中継機器」が入っていて、そこでの信号処理に時間がかかるため、「信号が届くまでの時間」もっと長くなります。
アメリカまでなら往復で早くて0.3秒ってところでしょうか。0.1秒ぐらいはタイムロスがある感じ。

お礼

>「電線」による「電気通信」なのは電話局から各家屋までを繋ぐ末端だけ。
とても勉強になりました。
ありがとうございました。

回答No.3

blue_rose

＃２です。

学問的突き詰めれば、＃１さんの回答どおりですが、この質問の場合は、たとえば、スイッチを入れて電球が灯る、という反応や効果のスピードのことだと思いますので・・・

簡単に言うと、実際の移動距離と、効果の伝達距離の違いのようなもので・・・
たとえば、100m先のものを１cm動かすときに、100mの棒を使えば、1cmの移動ですみますが、効果は100m先まで届きます。
＃１さんの回答は、棒の移動距離、＃２の回答は効果の伝播距離、ということになります。

スイッチを入れれば、かなり先の電灯でも、ほぼ一瞬でつくのは実感できると思います。
簡単にまとめると、実際の粒子の移動距離は、＃１さんの回答どおりですが、約10万Km先までいっせいに移動するので、つながっていれば遠く離れた場所でも、粒子が移動している（電流が流れている）というわけです。

お礼

詳しく解説してくださり、効果の伝達のイメージをつかむことができました。ありがとうございました。
詳しいことは後々調べていきます。

回答No.2

blue_rose

こんにちは

電気回路内に関しては、以前は設計の段階で、「高速と同じ」とされ、そのように設計してきましたが、いろいろと不都合ができてきた（実際と違った・・・）ので、最近は「約10万km/s」ぐらい、とされているようです。

光の約3分の1ですので、1秒間に地球を２周半するくらい・・・

もっとも、回線をすべて電気信号で伝えているわけではなく、光ファイバーなども使われますし、それらの信号の変換や、距離による信号の減衰を増幅したり補正したりで、いろいろあり、遅くなるでしょうね。

お礼

回答ありがとうございます。
１の方の回答と合わせて考えると、電流は普通は人の歩く程度の早さだが、電気回路内では光速に近くなるということでしょうか？

回答No.1

a-saitoh

高校の物理で学びますが，「電流が行って帰ってくる」わけではありません．

電流(を構成する電子)の流速は，人間が歩く程度です．

参考URL：

http://www.mogami.com/puzzle/pzl-05.html

お礼

回答ありがとうございます。
ますます謎が深まりました。