電気信号が光速である理由

質問

電気信号は媒質にもよりますが光速の6割程度で伝わります。でも電子の進む速度は光速に比べたらとても小さいです。
本などで、電子の速度に比べて電気信号の速度がずっと大きいことを、伝送路をコンデンサーとしたモデルで説明しているのを見たことがあります。確かにこのモデルなら、電子の速度が光速でなくても電場が光速で伝わることを理解することができます。
しかし、このコンデンサーモデルはどのような伝送路の場合に妥当なのでしょうか？同軸ケーブルなどでは妥当なように思えます。しかし、CPU内部の配線にコンデンサーモデルは適用できますか？小学校の理科の実験(銅線に豆電球をつなぐとスイッチをいれた瞬間に豆電球が光る)はどう説明で来ますか？
要するに1本の線にどのように電場が電気信号として乗せられるのでしょうか?

回答No.3

lv4u

No.1です。
「コロンブスの電磁気学」にはトコロテンモデルを否定する実験結果が掲載されています。

回答No.2

中村 拓男（@tknakamuri）

コンデンサーモデルというのはよく知りませんが、
トコロテンモデルはいかがでしょう？

トコロテンを天突きで後ろから押すと天突きの先端から
切り分けられたトコロテン飛び出してきますよね。

天突きを押し切らなければトコロテンが出てこないなんてことは
ありません。少し押せばトコロテンは飛び出してきます。

電子回路も同じように考えればいかがでしょう？
電子が電線に詰まったトコロテンならば瞬時に電球が光ることが
説明できます。

回答No.1

lv4u

>>このコンデンサーモデルはどのような伝送路の場合に妥当なのでしょうか？

そのコンデンサーモデルは全てにおいて妥当とはいえないと思います。

>>小学校の理科の実験(銅線に豆電球をつなぐとスイッチをいれた瞬間に豆電球が光る)はどう説明で来ますか？

コンデンサーモデルではうまく説明できないと思います。

>>要するに1本の線にどのように電場が電気信号として乗せられるのでしょうか?

最新機材を使っての実験結果によれば、プラスとマイナスの導線間を電磁波が光速度で伝わっていると考えられています。
ですから、電池と豆電球の例でいえば、たとえ豆電球のフィラメントが切れている、あるいは、豆電球のソケット部でコードが切断されていたとしても、電流（電磁波）は一瞬流れることになります。そしてそれは、実験データで確認されています。

ちなみに、上記の理論や実験結果は「コロンブスの電磁気学（新装版第１巻）に記載されていることで、まだ電気学会等で公式に認められてはいないと思います。
なお、この書籍では、「ファラデーの電磁誘導の法則」を含めて、多くの法則を実験データに基づいて否定しています。さらに、コンデンサーやコイルの既存の動作原理を実験に基づいて否定しています。