断線している回路で電流が流れない理由

質問

豆電球を銅線を介して電池につなげると電池から電子が流れて電流となり豆電球は点灯します。
ですが、この回路の一部が切断していると
電流は一切流れないようです。
(一切という意味は量ではなくて導線のどの部分にも電流は流れないという意味です。)

ここで質問なのですが
電池から出発する電子はどのようにして自分の進む道が途中で断線していることを察するのでしょうか?
(事前に察しているからこそ電子は電池から流れ出ないと考えています)

回答No.13

mmky · ベストアンサー

追加の参考程度に
例えば１m の電線の集中換算抵抗を１/1000 Ω　集中換算容量を1/10 pFとして一端を開放端にして、他の一端に開放電圧E(V)の電池を接続したとしましょう。
この時の過渡電流は、抵抗Rと容量Cの直列回路に開放電圧E(V)の電池をつないだ場合の過渡電流になりますね。簡単には、容量C端電圧がE(V)になるまで過渡電流
が流れます。容量C端電圧がE(V)になれば、電線の開放端電圧と電池の開放電圧が同じになりますので電流は流れなくなります。これが定常状態ですね。
過渡電流I(t)の大きさI(t)は、E=R*I(t)+(1/c)∫I(t)dt から計算できます。理論的には、I(t)=（E/R)*e＾-(t/RC)　のようになりますね。(E/R)は非常に大きい値になりますが同時に(1/RC)が非常に大きい値なのでtは非常に小さいということですね。
実際的な長線路の分布定数線路ではこの過渡状態が続いていきますので過渡的な進行波電流が生じます。この進行波電流が線路端に達して反射して戻ってくるわけですね。そのようにして定常状態に入っていくのです。

お礼

ありがとうございました。

回答No.4

iomom

#1さんのリンク先に”金属は自由電子があるから電流が流れやすいのです。”と書いてあります。

ここで注目するのは”電流が流れやすい”という部分で、金属でない自由電子が少ないモノでも電流を流す事が出来ます。

例として、雷は電線が無くても空気中を通りますよね？
これは電気を送る圧力、電圧が高いからです。

という訳で、その回路で電流が流れなくなるのは、空気に電流を流せる程電圧が高くないから電流が流れないと考えられます。

回答No.3

ymmasayan

回路が切れている事を知らずに電子が出て行き、渋滞にあって数珠繋ぎになって、電池のところからも出られなくなってしまうのでしょ。きっと。

補足

とすると電池と断線箇所の間に電流計を入れると
針がふれることになりますが(一瞬かもしれませんが)
実際にはそうではありませんよね。

回答No.2

0011223

考えが面白いですね～そんなこと考えたことが無かったので私の思うことを勝手に書かせて頂きます．

思うに電子は断線していることを事前に察知などしていないと考えます．恐らく不可能です．
私は電流（電圧）は川のように高い所から低い所へ流れるのだと教わりました．
なので電子も断線した所まで流れていると考えるのが普通ではないでしょうか？
つまり，銅線がつながった時に初めて電池から流れ出すのではないということです．もちろん断線した部分が電池の-だとすると，つないだ時に初めて電池から流れ出すということになるかと思います．
どうでしょう？もっと納得のいく説明をしてくれる方からの回答を待つ方がいいかもしれませんが参考までに．

補足

0011223>電子も断線した所まで流れている

とすると電池と断線箇所の間に電流計を入れると
針がふれることになりますが実際にはそうでは
ありませんよね。

回答No.1

Veil

電池から出た電子は、電線の左端にいる電子を押して、順繰りに送られ右端ある電球に一個ポロっと落っこちます。

と、昔は考えられてました

参考URL：

http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denshi2.html