電気の速度 – 伝播速度とドリフト速度
一般的に「電気」と言われるものは、電位差や電場の存在下で導体を通じて電子（または他の荷電粒子）が移動することを指します。この流れの速度には複数の意味があります。電気がどれくらい速く流れるかという問題を扱う場合、基本的に2種類の速度を区別する必要があります。
- 波の伝播速度
- ドリフト速度
日常的な電気・電子機器では、信号は電磁波として通常、真空中の光速の50％から99％の速度で伝わりますが、電子自体ははるかに遅く移動します。
波の伝播速度
波の伝播速度、または伝播速度係数は、伝送媒体を通じて波前（電磁信号、無線信号、光ファイバー内の光パルス、または銅線上の電圧変化）が移動する速度と、真空中の光速との比率です。導線の寸法や電気的性質（例えばインダクタンス）が正確な伝播速度に影響を及ぼしますが、通常、光速の約90％、つまり約270,000 km/sになります。例えば、同軸ケーブルの速度係数は通常約0.66から0.85で、ケーブル内の電磁波の速度は真空中の光速の約三分の二から五分の四程度です。これにより、ケーブルを通じて送信された信号が遅延を経験することがあり、特に高周波信号では、速度係数による位相シフトや歪みを経験する可能性があります。
ドリフト速度
電気におけるドリフト速度とは、電場の影響下で導体を通じて移動する荷電キャリア（通常は電子）の平均速度を指します。導体に電圧が印加されると、電場が確立され、電子が特定の方向に移動する原因となります。しかし、電子は直線的には移動せず、導体の原子との衝突によりランダムな動きをします。このランダムな動きにより、電子は平均速度を持ち、これをドリフト速度と呼びます。ドリフト速度の計算式は以下の通りです。
vd = (I / nAq)
vdは電子のドリフト速度（m/s）Iは導体を流れる電流（A）nは導体単位体積あたりの荷電キャリア数（m-3）Aは導体の断面積（m2）qは単一電子の電荷（約1.602 x 10-19 クーロン）
この式は、電流の式（I = nAqvd）から導出され、導体を流れる電流を荷電キャリアの数、それらの速度、および導体の断面積と関連付けます。例えば、直流電圧が印加されると、電子のドリフト速度は電場の強さに比例して速度が増加します。交流電圧では、電子は交番電場に応答して前後に振動します（数マイクロメートルの距離にわたって）。
ドリフト速度と電子移動度
ドリフト速度と電子移動度は、電気および導体の研究における2つの関連する概念ですが、材料中の荷電キャリア、例えば電子の振る舞いの異なる側面を指します。ドリフト速度は電場の影響を受けて導体を通じて移動する荷電キャリアの平均速度を指し、電子移動度は電場の強さに対する電子のドリフト速度の比率として定義され、電子が導体の原子との衝突による運動抵抗を考慮してどれだけ効率的に材料を通って移動できるかを測定します。
