電流の流れ方 – 電流の流れのメカニズム
電流の流れとは
電流とは、物質を通じて電荷が流れることを指します。これは、回路内の一点を流れる電荷の流れの速さ、つまり電流の速度です。通常、電荷の流れ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、クーロン毎秒、またはアンペア(A)です。これはSI基本単位であり、1アンペア = 1A = 1クーロン毎秒 = 1 C/sです。
電流の流れ方 – 電流の流れのメカニズム
静電状態では、導体内の電場はどこでもゼロであり、電流はありません。しかし、これは導体内の全ての電荷が静止しているという意味ではありません。銅やアルミニウムのような普通の金属では、いくつかの電子が導電材料内を自由に移動できます。これらの自由電子は、ガスの分子のように、しかしはるかに高速（約106 m/s）で全方向にランダムに移動します。それにもかかわらず、電子は導電材料から逃れることはありません。なぜなら、それらは材料の陽イオンに引き寄せられるからです。電子の運動はランダムなので、どの方向にも正味の電荷の流れはなく、したがって電流もありません。
導体に電圧差が適用されると、材料内に電場が生じます。電場は導体内の自由電子に力を及ぼし、それらを高いポテンシャルエネルギーの領域から低いポテンシャルエネルギーの領域へと移動させます。電場に応答して電子が流れるこの動きを、私たちは電流と呼びます。
電気はどのくらいの速さで流れるか？ – 電気の速度
電気という言葉は一般的に、電位差または電場の存在下で導体を通る電子（または他の電荷キャリア）の動きを指します。この流れの速度には複数の意味があります。
波の伝播速度
波の伝播速度、または伝播速度係数は、伝送媒体を通過する波面（電磁信号、無線信号、光ファイバ内の光パルス、銅線上の電圧変化）が、真空中の光の速度に対する比率です。通常、これは光の速度の約90% – 約270,000 km/sです。
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移動する電荷キャリア（通常は電子）の平均速度を指します。この速度は、ドリフト速度 = (I / nAq) の式で計算することができます。ここで、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は導体内の単位体積あたりの電荷キャリアの数（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）です。
ドリフト速度は通常非常に遅く、導体内の電流が非常に高くても、数ミリメートル/秒のオーダーです。これは、電子が導体の原子と衝突し続けるため、その全体的な動きが遅くなるためです。
