電流と電荷

電流と電荷は、物質の電気的性質を扱う2つの概念である。電荷と電流の概念を深く理解することは、物理学、電気工学、電子工学、機械学、通信技術などの分野で重要である。これらの概念は、物理学で非常に重要な分野である電磁場の理論を理解するのに非常に有効である。今回は、両者の共通点とその理由についてご紹介します。

充電

電荷は科学的な基本概念であり、正確に定義することはできない。他の電荷が有限の距離にあるとき、物質に力が働くような物質の性質と定義されることもある。この定義はそれ自体が重要であり、完全な定義ではないことを意味します。しかし、電荷の挙動はよく研究され、よくモデル化されている。電荷には、プラスとマイナスの2種類があります。有限な距離に置かれた電荷は、常に互いに力を及ぼし合っている。この力は、まず、遠距離での作用のモデルを用いて定義される。このモデルは不完全であったため、後に物理学者は電磁場という言葉で定義するようになった。電荷はその周りに電界を発生させると言われています。点電荷の電界の強さは、E = Q/4πεr2 で与えられ、ここで Q はクーロン単位の電荷、εは媒質の誘電率、r は電荷の強さを測定する点からの距離である。電荷を表す単位はクーロンで、シャルル・オーギュスタン・ド・クーロンにちなんで命名された。電界線も電荷を伴う概念である。正の電荷を持つ点から始まり、負の電荷を持つ点で終わる想像上の線の集合である。電荷は宇宙で保存される性質である。また、相対論的に不変であり、物体の速度が増加しても電荷は変化しないことを意味する。

電流

電流とは、媒体を流れる電荷の流れであると定義される。これらの電荷は通常、電子の形をしている。電流の国際単位系はアンペアで、アンドレ・マリー・アンペールにちなんで名付けられた。電流は電流計で測定する。1アンペアは1クーロン毎秒に相当する。電流を流すには電位が必要です。2点間の電圧差がゼロの場合、2点間に正味の電流が存在しないことがある。また、電流には表面流と渦流がある。電流や電荷が動くと、電場ではなく、必ず磁場が発生する。磁場は電荷の速度に垂直で、電場にも垂直である。