電流の方向と電気電流
電気電流とは、物質を通じた電荷の流れです。これは、回路のある点を過ぎる電荷の流れの率であり、通常は負に帯電した粒子である電子によって運ばれます。電流のSI単位は、秒あたりのクーロン、またはアンペア(A)で、これはSI基本単位です:1アンペア = 1A = 1秒あたりのクーロン = 1 C/s。
電流の方向
電流の矢印は、実際の電荷担体が負であり逆方向に移動する場合であっても、正の電荷担体が移動する方向に描かれます。この慣例は、電気電荷の性質が完全に理解される前の、電気理論の初期段階で確立され、一貫性と便宜のために今日も使用されています。この慣例を使用できるのは、ほとんどの状況で、一方向への正の電荷担体の仮定された動きが、逆方向への負の電荷担体の実際の動きと同じ効果を持つためです。実際には、電気電流は、正の電荷の流れではなく、導体を通る負に帯電した電子の流れです。しかし、電流の流れる方向は、正の電荷が移動する方向、つまりバッテリーや電源の正の端子から回路を通り、負の端子に戻る方向として依然として定義されています。この慣例は、特に交流(AC)を扱う複雑な回路や直流(DC)ではない回路を扱う場合に、混乱の源となることがあります。しかし、回路を分析および設計する際には、この慣例を認識し、一貫して使用することが重要です。
異なる電流を運ぶ材料では、移動する粒子の電荷が正または負である可能性があります。金属では、移動する電荷は常に(負の)電子ですが、イオン化ガス(プラズマ)やイオン溶液では、電子と正に帯電したイオンの両方が移動する電荷に含まれることがあります。ゲルマニウムやシリコンなどの半導体材料では、導電性は部分的に電子によるものであり、部分的には欠陥、つまりホールの動きによるものです。これらは欠けている電子の場所であり、正の電荷のように振る舞います。