自由電子とホール(正孔) 、「正電荷と負電荷」の考え方
自由電子とホール(正孔) 、「正電荷と負電荷」の考え方
コンデンサに直流電圧をかけると、金属中の自由電子
の分布が偏り両極間に相対的に電荷(静電場)が生じま
すね。
このとき、金属内の原子から自由電子が移動して抜けて
しまった部分をホール(正孔)と呼ぶと習いました。
これは金属内で自由電子という質量をもつものが移動し
た結果と思います。
この場合、自由電子の負電荷量とその抜け穴の見かけ
の正電荷量は作用と反作用の関係に相当しますから同
等にならざるを得ませんよね。
一方、原子核と電子はそれぞれの正電荷と負電荷が拮
抗し見かけ上中性を保っている状態と考えてよいですか?
仮に水素原子(陽子1個、電子1個)を考えた場合、陽子
はあくまで陽子、電子はあくまでも電子ですね?
その場合、
(1)陽子の正電荷は負電荷の抜け穴(正電荷ホール)
と考えるべきで見かけ上のものなのか?
(2)それとも負に対し「正の電荷」というものがあると考
えるべきなのか? どちらでしょうか?
(1)である場合「正電荷」とは単に「負電荷」に対する
反作用ということかと思います。(当然正負の絶対
値は同等になるかと..)
しかしそれでは電子が単独でポツンとある場合で
も、その負電荷相当の正電荷が反作用として現れ
なければならないと思いますが実際はそうならない
ですよね。
(2)である場合、陽子の電荷と電子の電荷の間のどこ
かの中性値を基底に正負に振動でもしていない限り
正負の値が必ずしも同等にならないと思えます。
しかしそれでは電子が単独でポツンとある場合、中
性点が無くなり振動はできないので負電荷単独で現
れることができなくなってしまいます。
質量のある自由電子と異なり電荷自体はポテンシャ
ルエネルギーのようなもので質量があるとは思えない
ので「ある種の中性状態からの偏り」ならば中性に対
して「正の電荷」、「負の電荷」があってもよい、つまり
(2)でもよいようにも思えますが...
(但し、なぜ正負の素量が同じ値をとるのかという謎は
残りますが...「何故」には答えられないことが多い)
この質問箱で似たような質問と回答を拝見したのですが、
どうも、「自由電子とホール(正孔)」、「正電荷と負電荷」
の違いがゴッチャになっているような気がしましたが..
いかがなものでしょう?
お礼
返信ありがとうございます。 粘土自体に電荷はないんですね。