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高校電磁気学

4-1導体・オームの法則

投稿日:2020年7月5日 更新日:

前回はこちら!

3-8回折格子~ニュートンリング

 

ここから電磁気学が始まります!苦手になる人が多いのでしっかりと勉強しましょう!

 

 

帯電

 

物質に電気がたまる現象のことを帯電といいまして、その時に生じた電気のことを静電気と呼びます。

 

静電気によって生じる力を静電気力といい、その原因になるものを電荷といいます。そして電荷の量を電気量といいます。電気量の単位は C(クーロン)です。

 

電気が貯まる時に移動するのは電子です。

電子はよく e で表され、その電気量は

$$e=1.6\times 10^{-19}[C]$$

です。

 

電磁気学では電子が重要な役割をします。

電流の発生も電子によるものですし、磁場の発生も実は電子によるものです。

 

そんな電子(電気)を通しやすい物体を導体といいます。

一方、ガラスなどの電気を通さない物体を絶縁体といいます。

 

そのほかに半導体というものがありますが、半導体は出てきたときに説明します。

 

 

電流

 

電流は電荷の流れです。

電流の単位は A (アンペア)であらわされ、式は

$$I=\frac{q}{t}$$

です。日本語でいうと「電流=電気量 / 時間」ですね。

つまり、単位時間あたりに移動する電気の量が電流になります。

 

しかし向きに注意してください。

「電流の向き」と「電子が移動する方向」は逆です。

なぜ逆向きなのかは諸説あります。よく聞くのは電流の正体が電子であるということを知らずに電流の向きを決めてしまい、残念ながら逆向きだった、という話です。

 

 

後で詳しくやりますが、電流はこちらの式で表されます。

$$I=envS$$

ここで I は電流。e は電荷素量、n は電荷の密度、v は電子の速度、S は断面積です。

 

一応覚えておいてください。

 

 

電位差

 

電流の次は電圧を学びます。

学ぶといっても中学の時にすでに勉強したので簡単にいきます。

 

電球に電池をつなぐと電流が流れます。

電池には電荷を動かそうとする力がありまして、その大きさを電位差(電圧)といいます。

単位は V で、「ボルト」とよみます。

 

これから「電位差」がたくさん出てきます。

 

 

オームの法則

 

電磁気学の中でおそらくもっとも有名な法則である、オームの法則を紹介します。

 

これは電流が電圧に比例することを示します。式では

$$V=RI$$

となります。いまでてきた R は電気抵抗と呼ばれ、単位には Ω (オーム)を使います。これは電流の流れにくさを表しています。

 

オームの法則に出てきた抵抗の話の続きをします。

抵抗は次の式で表されます。

$$R=\rho \frac{l}{S}$$

\(\rho\) は「ロー」と読み、抵抗率です。これは物質によって決まっています。

l は物体の長さ、Sは物質の断面積です。

抵抗は物体の長さに比例して、断面積に反比例することが分かります。

 

 

まとめ

 

今回は電磁気学の最初を学びました。

しっかり用語を覚えましょう!

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