COLOR CONTACT 〜『堕天使』と呼ばれた最強の悪魔の血を引く女子高生は、平凡な日常を取り戻したい〜【1巻】

バトルフェスティバル 地区予選編②

第９０話

　なぜ「電流の伝わる速度」が光速と同じ速さになるのか。


　電子は原子核の周りをグルグルまわっているが、何かの拍子でその軌道から飛び出してしまう。

　電子が１個抜けた原子はプラスの電荷を帯びて、飛び出した電子は『自由電子』と呼ばれ、マイナスの電荷を帯びる。

　さらに、束縛から放たれた自由電子は電子を失った別の原子と結合するが、全ての自由電子がマイナスからプラスの方向にきっちり隣にズレていく訳じゃない。

　通常はランダムに近くの原子に結びつくが、電圧に引かれることによって、ランダムの中でもマイナスからプラスの方向に飛び出す自由電子が割合として増えるようになる。

　このような状況の中で、電子の移動速度自体は『光速の２００分の１程度』になるが、平均移動速度となると、『0.075mm/秒』と言われている。


　電流の速さは“電場電位の伝達速度”のため、その材質中の光速とみなされる。

　即ち、真空中の光速の、比誘電率の平行根分の一になるが、自由電子を持つ金属の場合は比誘電率は１と考えて構わないので、電流の速度も光速と同じと考えて構わない。

　｢電流｣の定義は「電荷の流れ」であり、（単位長さ当たりの）電荷の大きさとその電荷の速度ベクトルの積が電流ベクトルであるということに違いはない。

　単純に１つの電荷が速度を持って移動していても、それは電流になる。

　その場合は電荷の速度の大きさがそのまま電流の速さに比例する。

　その電荷自身が目的地に着くまで、そこには電場の変化は先に到達していても移動電荷が存在しないためだ。

　電荷が動かなければ電流にはならない。

　｢電流｣というのは電荷が流れる現象であり、「電流の速さ」は、それを担っている電荷そのものの速さではなく、その「電流という現象の伝わる速さ」であり、これは即ち「電気エネルギーの伝達速さ」を意味している。