電流とは光（電磁波）の縦波のことか？

質問

光は電磁波の横波であり、光の進行方向に対して電子を垂直方向（横）に揺らします、

対して、電流は、電子を電流の進行方向に対して平行（逆）（縦）に動かし、電磁場が導線の内外を光速で伝わる現象です、

ということは、光は電磁場の横波であり、電流は電磁場の縦波なのですか？

電流とは光の縦波バージョンなのでしょうか？

ということは、電子線とは光の縦波なのでしょうか？

回答No.8

ORUKA1951 · ベストアンサー

＞光は電磁波の横波であり、光の進行方向に対して電子を垂直方向（横）に揺らします、
　電子とはまったく無関係です。
　でないと真空中を伝わることの説明が出来ない。あくまで[場]の問題です。質量は周囲の空間の重力場を歪めるため、他の質量を持つ物体はその場の影響をうけて力を受けます。ゴムで出来た膜の上にボールを二個置いたイメージで良いでしょう。このとき重力の方向は傾きの方向です。(等高線を描いてそれに直角で質量の方向)。質量が変化するとその変化は振動として周囲に伝わります。
　電荷を持つものは周囲の電場を歪めます。磁場も同じです。

　さて、ここで電荷を振動させると周囲の電場も振動します。この電荷の振動は原子の周囲の電子の運動などで登場しますが、ここでは関係ないので省略します。
　電荷が加速度運動(振動)すると、その周囲の電場も振動します。そのとき、周囲の磁場もその振動方向と直角な面で振動します。これは、中学校の電磁誘導のときに電荷が移動すると周囲に電荷の移動方向に垂直な面に円形の磁場が発生することで学んでいるはずですね。

　X軸に距離、Z軸に電場、Y軸に磁場を考えると、電荷がZ方向に振動すると、Y軸に磁場のへ振動が発生し、磁場の振動は新たに電場の振動を励起し、それがまた磁場の振動と・・振動しX軸方向に波として伝わります。これが電磁波です。最初の発生には電場、または磁場の振動が必要ですが、その伝達には電荷も磁荷も必要ありません。

＞電流は、電子を電流の進行方向に対して平行（逆）（縦）に動かし、電磁場が導線の内外を光速で伝わる現象です、

　これも違います。
　電流は、電荷の移動そのものを表します。高い位置にあるタンクと低い位置にある水の入ったタンクをホースでつなぐと、高いほうから低いほうへ水が移動します。同様に高い位置にあるタンクと低い位置にある電荷の入ったタンクをホースでつなぐと、高いほうから低いほうへ電荷が移動します。そのとき途中のバルブを開いたときに、そのバルブの位置で圧力の変化は瞬時(水の圧縮--粗密波)は水中(導体)の音速で多端に伝わり水分子(電荷)が移動し始めますが、水分子(電荷)自体の速度は遅遅としたものです。
　上のタンクに色水を入れてバルブを開いて、すぐ端から水が出始めても、ピンクの水はバルブの位置から少ししか進んでいない。数ミリの銅線で1.5Vの電池を直結しても瞬時(その導体中の光速)に電荷は移動する(電流は流れる)が、電子の速度は秒速数ミリ。

　ここで大事なことは、電荷の根源である電子の移動と電荷の移動は区別することです。

「電流は、電子を電流の進行方向に対して平行（逆）（縦）に動かし、電磁場が導線の内外を光速で伝わる現象です、」
ではなくて、
「導体の一部で電場が変化するとその変化は、その導体中での光速で導体内を伝わり、それによって電子が移動するために電流が発生する。」
と言うことです。

　ここで、導体の方向に振動する電圧をかけて電場を振動させる＝交流電圧をかけて導体内の電子を振動させると、「電磁誘導」で、その周囲に円形の磁場が現れます。電流の向きが逆転すると逆向きの円形磁場が発生する。その磁場の周囲にまた円形の電場が現れます。それが空間を伝わる。それが電磁波です。

　電流は、その振動とはまったく別で波ではありません。電場の変化に影響を受けて、そこに電荷があり、かつそれが移動できれば電荷が移動する現象を電流と言います。

　それぞれの用語を正確に覚えておかないと、そのような誤解をしてしまいます。無理やりに言葉で説明しようとして少し無理がありますが、マックスウェルの方程式( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F )を学ぶと理解できるでしょう。

　なお、波を粒子と考える場合は、その直径は波長と同じくらいと考えればよいでしょう。

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回答No.9

fxq11011

＞電流は、電子を電流の進行方向に対して平行（逆）（縦）に動かし
結論的には同じですが、言葉の意味としては、「電子の移動が電流として観測される」です。
細い溝にパチンコ玉を数十個一列に並べます、片方の端を一個分押すと、即反対側が一個分動きますね、
押しこんだ玉が反対側まで移動したのではありませんね、変化が伝わっただけです。
光速で伝わるのは「変化」であり物質が移動するのではありません。
電子線？、一般的には電子が真空中または気体中に飛び出す状況を言うと思います（金属内には自由電子なるものがあるとか？、敢えて飛び出すからには相当のエネルギーをもっています＝高速）。

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回答No.7

masudaya

>光は電磁波の横波であり、光の進行方向に対して電子を垂直方向（横）に揺らします
光も電磁波の一種であり,これは横波の性質を持っています.
横波というのは,電子を揺らしているわけではなく,電場と磁場が進行方向に対して
垂直な方向に変位されていると言うことになります.
一方電流は,単位時間あたりに通過する電荷量(電子やイオンの数)であり
電荷が光速で移動するのではなく(電流にもよるが人の歩み寄り遅い場合もある.),
導線表面を電磁波が発生し導線中の電子の移動開始が光速で伝わります.
(これは,信号が青になったときの自動車の動きと似ています.
車自体はゆっくり動き出しますが,各車の動きだしは車の速度より早かったりする.)
この電磁波は,外にほとんど漏れません.また，導線が極端に曲がっている場合は
そこから電磁波を放射する場合もあります.

まとめますと,
光と電磁波→ともに横波であり縦波成分はありません.
電流と電子線→ともに電子(電流ではイオンの時もある)の移動.

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回答No.6

chikuma_kayaker

No.2です。
電子線は、光のように移動する電子のことです。
光の速さの説明には、必ず真空中の光の速度という前提条件が付きますよね。
導体中の電子の移動速度の話の時も前提条件として示さないといけません。真空中を移動する速度とは異なるからです。
波は、伝わる空間に速度が左右されるから、必ず伝わる空間条件を示さないといけないのです。空間中の物質は空間を歪めて空間の性質を変えてしまうのです。
電子線は、物質を構成する粒子の一つである粒子、電子の流れです。電子線は粒子の性質が強いエネルギーが光のような性質で移動することを指して言うものです。
電子線の進行方向に光を遮るようなものがあれば衝突して、運動エネルギーは熱エネルギーなどに変換し、電子は遮蔽物の陰には届きません。
遮蔽物にぶつかった電子は、遮蔽物に電荷を帯びさせ、流れていく先があれば電流が生じます。
電子線は、真空管、真空管の一種であるブラウン管、ブラウン管式テレビ、オシロスコープなどの説明のところに出てきます。

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回答No.5

chikuma_kayaker

No.2です。
理論は忘れてしまいましたが、高周波電流では導線の中心部に比べ表面の方が低抵抗なので導体表面を流れようとします。
スピーカーケーブルなど高周波の信号を伝える電線は細いより線で、太い二本線の電線になっていませんよね。
表面積が多く低抵抗のより線を使っているのです。

お礼

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回答No.4

chikuma_kayaker

No.2です。
電磁波と光の間には境界がありません。電磁波、光の両方に波の性質と粒子の性質があります。常に同時に両方の性質を持っています。
電磁波には粒子としての性質が無いと考えてはいけないし、光には波の性質が無いと考えてもいけません。
電磁波は、周波数が高いほど波長が短くなり、光の性質が強くなります。低周波数の電磁波は波長が長く、波の性質が強く光の性質は弱いのです。高周波の電磁波を粒子として見ると、ひとつの粒子の持つエネルギーは大きなものになります。

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回答No.3

mikeyan

電流が電子をうごかしているのではありません。
電流と電子の流れは符号が異なるだけ同じものです。

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回答No.2

chikuma_kayaker

電子はマイナスの電荷を持ちます。電流は正孔の移動です。正孔とは電子が移動して留守になった空き家の穴のことです。電流は電子の流れとは逆方向なのですが、電子の流れる方向を観察できない時代に、電子が流れる方向とは逆に、プラスからマイナスに電流が流れるものとして定義されました。
光は電磁波の一種です。物質はエネルギーと相互に変換可能なものです。光も電磁波もエネルギーになるし、エネルギーは光や電磁波になるということです。
電磁波は、電場と磁場の相互作用で空間を振動させると考えたらよいのです。電場と磁場の振動方向は直角です。このことがあなたを迷わせたのかな？

お礼

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回答No.1

arumagiro

光は波の性質と粒子の性質を兼ね備えると言われていますので、単純な比較は難しいのではないでしょうか？
電磁波は粒子の性質はもっていないものと思われるので。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/光

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