電子と電源

質問

よく電流は電源のプラスからマイナスに向かって流れるが、電子はマイナスの電荷で電源のプラスと引き合って電源のマイナスからプラスに流れる。（電流と逆方向に流れる）と言いますが、
電源のプラスマイナスというのは電位差の事であって（あるのに）、なぜ電子が電位の低いところから高い所へ流れるのかがわかりません。（水位で言えば、水が地上から低いところからより高い所へ流れるって事ですよね）
それに関連して（るかどうかわかりませんが）、電子がマイナスの電荷で陽子がプラス電荷というのは電位差の事なんですか？わかりやすく解説お願いします。

回答No.10

hey_hey_11 · ベストアンサー

この当たりの説明は、どこにもないですね。
でも、学んでいけば徐々にわかってくると思います。
なお、電流を水に置き換えるのは理解がしやすいからです。
人は、低いところから上ることは受け入れがたいので、自然現象にあるものに置き換えています。
また、先人の大きなミスにより今の電気が理解しづらくなってしまったことは確かです。
でも、何もない時代では仕方がないのかもしれません。
電子が存在するとどのようになるかです。
私も貴方と同じ疑問を持ち調べて考えた結果、この世に存在するのは電子（負極）のようです。
負極（-）が存在すると正極（+）が現れることは、静電気或いは磁石で説明ができます。
また、負極（電子）が存在するとその周りには磁界が発生することも、電気磁気学からわかってくると思います。
本来、電位とはマイナス側にあり、先人のミスを修正するために、マイナスを基準（ＧＮＤ）にすることで、底上げすると全てがプラスになり、つじつまが合うし理解がしやすいし、マイナス思考にならないから、現状となったのではないかと思われます。
本来でしたら、電流の流れと電子の移動方向を同じにすると良いのですが、今さら修正しても混乱するからだと思います。
それと、この話は電気の導入でしますので、いきなり静電気や電気磁気学を持ち出しても誰も理解ができないし、腑に落ちなくても電気とはこのようなものだと印象できればよいからだと思います。

陽子は、電子が不足した状態の不安定な+電荷を帯びた物質のことです。電気分解やイオン化現象で理解できると思います。

なお、電子の存在は証明されているが、確認されていません。電子は高速に核の周りを回転していると推測されているだけで、目で確認はしていません。
もっと、言うと陽子や中性子も目で確認されている訳ではありません。これがないと、あらゆる現象や定理が説明ができないからです。

お礼

発電された正弦波交流でマイナス電圧が存在するのは、ただ単にsinθの値がある角度でマイナスの値になるからマイナスの電圧としてるだけで、ただプラスと流れる方向が逆方向なだけで電気の強さというか本質そのものは同じですよね？

補足

お礼の続き

そうであるのなら、交流のプラスマイナスと電子陽子のプラスマイナスと電圧のプラスマイナスは全部違うものですか？（電圧のプラスマイナスは電位差で、交流のプラスマイナスは発電コイルの起電力による流れる方向の違い。電子陽子は？）

回答No.11

hey_hey_11

あの、交流のプラスとマイナスと電子のマイナスは意味が違いますが。
交流のプラス、マイナスはただ単に電流の方向を示しているだけです。
これは、電気基礎の磁界のところで習いませんでしたか？
磁界の方向を±で表していましたよね。
どうも混同しているようですが、如何でしょう。
質問の内容は、電子と陽子の電位差のことでは？整理してください。

お礼

いろいろ疑問があるので整理できないんです。もう一つ柱上変圧器の２次側の片線が地面にアースされてるのはトランスの絶縁が破れたとき高圧が流れ込まないように（地面に逃げる）らしいですが、なぜ２次側片線アースで地面に逃げるんでしょうか？電気の経路がわかりません。電子と陽子の電位差は一つの疑問でして他にも疑問が一杯あるんですみません。詳しい人に教わりたいだけです。

回答No.9

DCI4

電源のプラスマイナスというのは電位差の事であって（あるのに）、なぜ電子が電位の低いところから高い所へ流れるのかがわかりません。

★回答

発見した先人がそのように決めたから

人間が歴史的に気が付いた順繰りで　そうなった

そのように　人間が物理現象に　　数学をあてはめただけ　数学をあてはめて理解したわけ

電流を発見してから　電子の概念に行き着いたから

・・・・・・おわり・・・・・・・・・・・・・・・・

お礼

先に電流がプラス→マイナスと決めたからっていうのはどの本にも書いてますね。その先が知りたいんです。というか掘り下げた解説が知りたいんですが本には書いてません。

回答No.8

myuki1232

スカラとベクトルという観点はいいですね。ただしこの場合、電荷も電位もスカラ量で、ベクトル量なのは電位差（もう少し正しくは電位の勾配）です。
プラスの電荷は、電位の勾配がプラスからマイナスの方向へ、
マイナスの電荷は、電位の勾配がマイナスからプラスの方向へ引かれます。

電荷がプラスとかマイナスというのは、この向きが逆であることを表すための便宜的なものです。

>±電圧は大小の違いで、±電荷は属性の違いってことですか？
>同じ±でも意味が違うと？
意味が違うのは正しいです。ただし、大小の違いとは属性の違いの一種に過ぎませんから、少し惜しいです。
電荷と電位はどちらもスカラ量なのに何が違うのか、というと、電荷は「物質が持っている性質」で、電位は「場が持っている性質」であるという点が違います。
物質が受ける電気力は、物質が持つ電荷と、場が持つ電位のみから求めることができる、というのが電荷と電位の関係です。

お礼

電荷は「物質が持っている性質」で、電位は「場が持っている性質」

というのは大分理解に繋がりそうです。感覚的になかなかつかめないんですよね。マイナス電荷とマイナス電圧の違いが。電子がマイナス電荷っていうのはマイナス何ボルトってあるんですか？

回答No.7

teppou

No.4,5,6です。

　電荷の場合属性の違いという認識はよいのではないでしょうか。

　電圧のプラス・マイナスも属性的な違いと考えることもできます。
　通常電源のマイナス極を基準にして、プラス極を高い電圧と言いますが、プラス極を基準に取れば、マイナス極をマイナス側に高い電圧と言えます。実際にこういう考え方が必要な場合もあります。

お礼

マイナス側に高い電圧という感覚は理解できます。
ありがとうございました。

回答No.6

teppou

No.4,5です。

　電荷のプラス・マイナスは、数字にプラスとマイナスがあるのと同じです。
　マイナスの電荷とは？と、イメージ的に考えてもあまり意味がないと思います。

　あるいは磁石の N・S と同じと考えてもよいと思います。磁石の N・S はどちらが優位などということはありません。
　だた磁力線は N から S の方向に向かうと決めてあるだけです。

お礼

±電圧は大小の違いで、±電荷は属性の違いってことですか？
同じ±でも意味が違うと？

回答No.5

teppou

No.4です。

　交流の場合は、プラス・マイナスだけを考えれば、その通りなのですが、通常は接地極（アース）の電位を 0 として、電圧極（ホット）の電位がプラスとマイナスの間を変化すると考えます。
　地球は常に 0 ボルトです。

お礼

わかりました。ありがとうございます。
まだ±電荷と±電圧の違いが感覚的につかめないんですが、（というかマイナスの電荷とは？って感じです。）理解力が足りないようでものすごくわかりやすい例えがあればいいのですが。

回答No.4

teppou

電位の高低は、地上の高低とは意味が違います。地上で水が高いところから低い所に流れるのは、重力によるものです。
　重力は力の方向が一方向に決まっていますが、電気はそういうわけではありません。

　電流は電源の＋から－の方向を正と決めました。電流が＋から－の向きに流れると考えても同じです。
　これは、電源の－から＋の向きに－の電子が流れることと同じことなのです。

　電気の＋と－は単にそう決めただけで、絶対的な意味があるわけではありません。
　＋と－を入れ替えても同じことなのです。
　－の電子にとっては、－から＋の向きに移動するのが自然なのです。

　電位の中性点（0V点）は、理論的には無限遠点とするのですが、実用上は地球そのものを電気的中性導体と決めてあります。
　その中性点に対して、電子は－の電荷を持っていて、陽子は＋の電荷をもっています。

　＋や－の電荷があると電位差ができますが、単純に電荷の差が電位差というわけではありません。
　また、電源の電位差というのは、電源が持っている起電力の働きによるもので、単に電荷が溜まっているというわけではありません。

お礼

ありがとうございます。関連して聞きたいんですが、電源（正弦波交流）のプラスマイナスというのは、アース電極に対してホット電極の電位が高い時はホット電極がプラス、アース電極がマイナスで、ホット電極がアース電極より電位が低くなった時は、ホット電極がマイナス、アース電極がプラスになるって事ですか？

回答No.3

myuki1232

>電子がマイナスの電荷で陽子がプラス電荷というのは電位差の事なんですか？
違います。プラス・マイナスという言葉だけで同じものだと誤解しないでください（プラス100円とプラス100mは同じものですか？ 違いますよね）。

重力に例えれば
電荷→質量
電位→高さ
となります。
プラスの質量を持った物体が、高さが高いところから低いところへ引かれるのが重力であるように、
プラスの電荷を持った物体が、電位の高いところから低いところへ引かれるのが電気力（静電力）です。

ただし、電子はマイナスの電荷を持っているので、電位の低いところから高いところへ引かれます（と解釈します）。
重力に例えれば、水の中の泡や風船が上に浮かぶようなものです（厳密には違いますが、単なる例えなので深く考えないでください）。

お礼

100円がスカラーで、100mがベクトルってことですか？２つの違いは。違いが感覚的にわかりません。すみません。電源のプラスマイナスが電位差の高低のことで電子陽子のプラマイがどういう理由でプラマイ符号を与えられてるのかがよくわからないです。

回答No.2

noname#215107

電流が流れるときは電子が移動するとは限りません。自由電子が流れるのは金属内だけの話です。

プラスの電荷を帯びた正孔は、プラスからマイナスへ向かって移動します。
電解液中の陽イオンも、プラスからマイナスへ向かって移動します。

お礼

そのプラスからマイナスへというのは、電位の高いとこから低い所へという意味ですか？

回答No.1

Cupper-2

ぶっちゃけ、昔の人は電流が何の現象だったのかを分からずに使っていたのですよ。
で、電圧についてプラスとマイナスを決めたとき、物理現象と逆の意味合いを持たせてしまったと。。。

今は電子の流れということが分かっています。
電子の持つマイナス電荷がマイナスからプラスに向かって流れると、
プラス負荷はプラスからマイナスに向かって流れているように見えるんです。
そんだけの話です。

お礼

電源のプラスマイナスって電位（電圧差のどちらが高いか低いか）のことですよね？