電流

I

プロローグ

電荷が運動する現象のこと。電流の向きは、正電荷の移動する向き、陽極(プラス)から陰極(マイナス)ときめられている。電流の実体はほとんど電子の移動であるが、電子は負電荷をおびているので、実際の電子のうごく向きと電流の向きとは逆になる。

国際単位系(SI)では電流の単位はアンペア(A)で、真空中におかれた無限に小さな円形断面積をもつ、無限に長い2本の導体の長さ1m当たり、2 × 10^-7 N(ニュートン)の力をおよぼしあう電流を1Aとして、毎秒1C(クーロン：→ 電気単位)の割合で電荷が通過するときの電流が1Aである。

II

伝導電流と変位電流

電流には、電荷(電子)の移動によって生ずる電流と、電場の時間変化による電流の2種類がある。導体内や真空中、たとえばブラウン管(→ 陰極線管)中で自由電子(伝導電子)が電場によって力をうけて移動するために生ずる電流を伝導電流といい、ふつう電流という場合にはこれをさす。また、電解質溶液や放電気体中(→ 放電)のイオンが移動するために生ずる電流を携帯電流または運搬電流という。

伝導電流は電荷の移動によって生ずる電流だが、電荷が移動していない所にも電流がながれていると考える場合もある。たとえば、コンデンサーに交流電圧をくわえると、コンデンサーの極板間は絶縁されていて電荷の移動はないが、電流がながれているときと同じ電磁力を周囲に生ずる。そこで、時間的に変化する電場内の各点では、その電場の方向に電流がながれていると考えるのである。これを変位電流または電束電流という。なお、伝導電流と変位電流をあわせて全電流ということもある。

III

直流と交流

また電流は、その時間的変化の仕方によって、交流と直流とにわけられる。電池からながれでる電流のように、常に同じ方向にながれる電流を直流という。直流のうち、とくに強さが時間によって変化せず一定のものを定常電流という。一方、電力会社から家庭に送電されている電流のように、周期的にながれる向きと大きさがかわる電流を交流という。また、交流をダイオードなどの整流素子をとおして、1方向の流れの電流だけをとりだしたものを脈流という。脈流は逆向きの電流がながれないので直流の一種といえる。ちなみに、交流を直流にかえることを整流という。

IV

電流の作用

電流のおもな作用には、磁気作用、熱作用、化学作用がある。電流の磁気作用とは、電流の周りに磁場が生じる作用のことであり、電磁石や発電機に応用されている。また、交流電流は電磁波を発生する。電流の熱作用とは、電流が物質中をながれるときに電気抵抗によって熱を発生する作用のことであり、このとき発生した熱をジュール熱という。この原理は電熱器や電気ポットなどに応用されている。電流の化学作用とは、電流が電解質溶液内をながれると、電極間でイオンが移動して電気分解がおこったり、逆にイオンが移動することにより起電力が生じて電流がながれたりすることをいう。この作用は、金属の精練(→ 冶金)やめっき、電池などに応用されている。