電荷：あなたがそれを読んだとき、そのフレーズはどのような自動反応を生み出しますか？ チクチクする感覚、または空を分割する照明のボルトのイメージ？ パリやラスベガスのような都市で点滅するライトのカラフルなディスプレイ？ おそらく、キャンプ場を横切って進むときに、どういうわけか暗闇の中で光る昆虫でさえありますか？
最近の世紀まで、科学者は光速を測定する方法がなかっただけでなく、そもそも現在「電気」として知られているものの根底にある物理現象を知りませんでした。 1800年代に、物理学者は最初に、電流の流れに関与する小さな粒子（自由電子）と、それらを動かす力の性質について理解しました。 電気が安全に「作られる」または「捕らえられる」ことができ、電気エネルギーが仕事をするために使われるならば、電気がかなりの利益をもたらすことができることは明らかでした。
電荷の流れは、次のように分類される物質で容易に発生します。導電性材料、として知られているものでは妨げられていますが絶縁体. たとえば、銅線などの金属線では、電位差ワイヤーの両端を横切って、電荷の流れを引き起こし、電流を生成します。
電流の定義
電流は、空間内のあるポイントを通過する電荷の平均流量（つまり、単位時間あたりの電荷）です。 この料金はによって運ばれます電子電気回路のワイヤーを通って移動します。 1秒あたりにこのポイントを通過する電子の数が多いほど、電流の大きさは大きくなります。
電流のSI単位はアンペア（A）であり、非公式に「アンペア」と呼ばれることがよくあります。 電荷自体はクーロン（C）で測定されます。
- 単一電子の電荷は-1.60×10です-19 C、それはプロトン大きさは同じですがポジティブサインイン。 この番号は、基本電荷 e. したがって、アンペアの基本単位は1秒あたりのクーロン（C / s）です。
慣例により、電流は電子の流れと反対方向に流れます. これは、電界の影響下で移動している電荷キャリアがどの電荷キャリアであるかを科学者が知る前に、電流の方向が説明されていたためです。 すべての実用的な目的で、正の方向に移動する正の電荷は同じ物理的 （計算）電気に関しては、負の電荷が負の方向に移動する結果 電流。
電子は電気回路の正の端子に向かって移動します。 したがって、電子の流れ、つまり移動する電荷は、負の端子から離れます。 銅線または他の導電性材料内の電子の動きも、磁場それは、電流の方向、したがって電子の動きによって決定される方向と大きさを持っています。 これは、電磁石構築されます。
電流式
電荷がワイヤを通って移動するという基本的な従来の電流シナリオの場合、電流の式は次の式で与えられます。
I = neAv_d
どこnは1立方メートルあたりの電荷数（m3), e基本電荷です、Aはワイヤの断面積であり、vdそれはドリフト速度.
電流には大きさと方向の両方がありますが、ベクトル量の法則に従わないため、ベクトル量ではなくスカラー量です。
オームの法則
オームの法則導体を流れる電流を決定するための式を示します。
I- \ frac {V} {R}
どこVそれは電圧、または電位差、ボルトで測定、およびR電気です抵抗で測定された電流の流れにオーム (Ω).
電圧は、電荷に固有の「引っ張り力」（この「起電力」は文字通り力ではありませんが）と考えてください。 反対の電荷が分離されると、それらは、それらの間の距離が増加するにつれて減少する方法で互いに引き付けられます。 これは、古典力学における重力ポテンシャルエネルギーに大まかに類似しています。 重力は高いものが地球に落下することを「望んで」おり、電圧は分離された（反対の）電荷が一緒に衝突することを望んでいます。
電圧の説明
ボルトは、クーロンあたりのジュール、つまりJ / Cに相当します。 したがって、それらは単位電荷あたりのエネルギーの単位を持っています。 したがって、電流と電圧の積は、（C / s）（J / C）=（J / s）の単位を与えます。これは、（この場合は電気の）電力の単位に変換されます。
P = IV
これをオームの法則と組み合わせると、電流の流れを含む他の有用な数学的関係が生じます。P= I2RおよびP = V2/R. これらは、とりわけ、固定レベルの電流では、電力は抵抗に比例するのに対し、電圧が固定されている場合、電力は逆に抵抗に比例します。
移動する電荷（電流）は磁場を誘導しますが、磁場自体がワイヤに電圧を誘導する可能性があります。
現在の種類
- 直流（DC）：これは、すべての電子が同じ方向に連続的に流れるときに発生します。 これは、標準バッテリーに接続された回路の電流のタイプです。 もちろん、バッテリーは、人間に電力を供給するために必要なエネルギーのごくわずかな量しか供給できません。 文明は、太陽電池の分野で絶えず改善されている技術が、 エネルギー貯蔵。
- 交流（AC）：ここで、電子は非常に速く前後に振動します（ある意味で「小刻みに動く」）。 このタイプの電流は、発電所で生成するのが簡単であることが多く、長距離でのエネルギー損失も少ないため、今日使用されている標準です。 標準的な21世紀初頭の家にあるすべての電球やその他の電化製品は、ACから電力を供給されています。
ACの場合、電圧は正弦波状に変化し、いつでも与えられますt式V = Vによって0sin（2πft）、ここでV0は初期電圧であり、f周波数、または1秒あたりの電圧の完全なサイクル数（最大値から最小値、最大値に戻る）です。
電流の測定
電流計は、電気回路に直列に接続することによって電流を測定するために使用されるデバイスであり、並列に接続することはありません。 （並列回路では、接合部間に複数のワイヤがあります。つまり、電源、コンデンサ、抵抗器にあります。 –回路内。）2つの間のワイヤのすべての部分で電流が同じであるという原則に基づいて動作します。 ジャンクション。
電流計は、既知の低い固有抵抗を持ち、本格的なたわみ（FSD）所定の電流レベル、多くの場合0.015Aまたは15mA。 電圧がわかっていて、電流計のシャント抵抗機能を使用して抵抗を操作する場合は、電流を決定できます。 あなたは現在の流れの価値が何であるかを知っていますすべきオームの法則を使用している。
電流の例
1. 銅の場合、n = 8.342×10の場合、15Aの電流を流す半径1mm（0.001 m）の円筒形銅線内の電子のドリフト速度を計算します。28 e / m3.
I = neAv_d \ implies v_d = \ frac {I} {neA}
エリアAワイヤーの断面積はπrです2、またはπ（0.001）2 = 3.14 10-6 m2.
v_d = \ frac {I} {neA} = \ frac {15} {8.342 \ times 10 ^ {28} \ times -1.60 \ times 10 ^ {-19} \ times 3.14 \ times 10 ^ {-6}} = -3.6 \ times 10 ^ {-4} \ text {m / s}
- 負の符号は、電子に期待されるように、方向が電流の方向と反対であることを示します。
2. 2Ω、4Ω、6Ωの抵抗が直列に接続されている120V回路の電流Iを求めます。
直列の抵抗は単純に加算的です（並列回路では、総抵抗の合計は個々の抵抗値の逆数の合計です）。 したがって：
I = \ frac {V} {R} = \ frac {120} {2 + 4 + 6} = 10 \ text {A}
3. 回路の総抵抗は15Ω、電流は20Aです。 この回路の電力と電圧はどれくらいですか？
P = I ^ 2R = 20 ^ 2 \ times 15 = 6,000 \ text {W} \ text {および} V = IR = 20 \ times 15 = 300 \ text {V}