基礎知識

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電気とは?

・電荷の移動や相互作用など電荷が関連する現象。

電気の語源

・電気(electricity)の語源:琥珀(elektron)に由来する。
 古代ギリシアの哲学者ターレスは、琥珀を摩擦すると静電気が発生することを発見した。琥珀はギリシア語で ηλεκτρον(elektron)。
 ※琥珀は英語ではAmber

電気の歴史

・紀元前600年代:古代ギリシアのターレスが琥珀を摩擦することで何らかの力が発生することを発見する。
・1746年:ピーテル・ファン・ミュッセンブルークが静電気を蓄えるライデン瓶を発明した。
・1752年:ベンジャミン・フランクリンが雷が電気であることを証明した。
・1780年:ルイージ・ガルヴァーニが生体電気を発見した。
・1785年:シャルル・ド・クーロンがクーロンの法則を発見した。
・1800年:アレッサンドロ・ボルタが電池を発明した。
・1820年:ハンス・クリスティアン・エルステッドが電流と磁気の相互作用を突き止めた。
・1826年:ゲオルク・オームがオームの法則を発表した。
・1865年:ジェームズ・クラーク・マクスウェルがマクスウェルの法則を発表した。
・1869年:ゼノブ・グラムが直流発電機を発明した。
・1880s年:ニコラ・テスラが交流発電所、交流モーター、蛍光灯を開発した。
・1897年:ジョゼフ・ジョン・トムソンが電子を発見した。
・1911年・1919年:アーネスト・ラザフォードが原子核・陽子を発見した。

電気の概要(電荷について)

・電荷とは、特定の素粒子が持つ性質であり、4つの基本相互作用の一つである電磁相互作用を発生させる。電荷は素粒子内に存在する。
 電子がマイナス、陽子がプラスの電荷を持っている。
 ※4つの相互作用は以下の通り。
  ①強い相互作用
  ②電磁相互作用
  ③弱い相互作用
  ④重力相互作用

・電磁相互作用は電場・磁場が電荷に及ぼす相互作用のことである。

原子00
原子の中身をのぞき込むと中心に原子核が有りその周りを電子が回っている。

原子01
原子核をさらに観察すると、陽子と中性子でできている。

原子02
陽子を観察するとアップクオークとダウンクオークでできている。

エネルギーについて

・エネルギーとは
 仕事をする能力のこと。

・エネルギーの語源
 「energeia」(エネルゲイア)=en(at)+ergon(work)「物体内に蓄えられた仕事能力」
 古代ギリシアのアリストテレスにより提唱。万物は「形相」と「質料」を有する。

 デュミナス…内在的、潜在的な力。可動態。  例:木 (質料に形相が内在)
   ↓                     ↓
 エネルゲイア…具体的に現れた力。現実態。  例:机 (質料から形相が出現)

・エネルギーの源
 4つの相互作用。「強い相互作用」「電磁相互作用」「弱い相互作用」「重力相互作用」

・エネルギーの形態
 「位置」「運動」「熱」「光」「電気」「磁気」「化学」「音」「原子核」「質量」
 エネルギーは異なる形態に変化することができる。

・エネルギーの基本単位
 エネルギーの基本単位は「J(ジュール)」。

 1J=1N(ニュートン)の力がその力の方向に物体を1メートル動かすときの仕事。
   =1kg×1m/s2×1m
 102gの物体を1m持ち上げるときの仕事、とも表現される。

・エネルギー保存の法則
 エネルギーの総和は変わらない。

 電力量:Wh 1Wh = 3600J
 熱量 :cal 1cal = 4.18J
 電子ボルト:eV 1eV = 1.6022 ×10-19J

 エネルギー単位変換表

  ジュール キロワット時 電子ボルト 重量キログラムメートル カロリー
1 J 1 (kg・m2/s2) ≒ 0.278×10-3 ≒ 6.241×1018 ≒ 0.102 ≒ 0.239
1 kWh 3.6×106 1 ≒ 22.5×1024 ≒ 0.367×106 ≒ 0.860×106
1 eV ≒ 0.1602×10-18 ≒ 4.45×10-23 1 ≒ 16.3×10-21 ≒ 38.3×10-21
1 kgf・m 9.80665 ≒ 2.72×10-3 ≒ 0.613×1018 1 ≒ 2.34
1 cal 4.1868 ≒ 1.163×10-3 ≒ 0.261×1020 ≒ 0.427 1

 

電磁波について

1.電磁波とは
  電場と磁場の変化によって形成される波。

2.電磁波の歴史
  1831年:マイケル・ファラデーが電磁誘導の法則を発見した。
  1865年:ジェームズ・クラーク・マクスウェルがマクスウェルの法則を発表した。
  1888年:ハインリヒ・ヘルツが電磁波を実験により確認した。
  1895年:グリエルモ・マルコーニが無線通信実験に成功した。
  1902年:レジナルド・フェッセンデンが無線による音声伝達を行った。
  1911年:ボリス・ロージングがテレビの送受信実験を行った。
  1958年:アメリカで世界初の通信衛星。
  1979年:日本で世界初の商用携帯電話サービス。
  1992年:携帯電話のデジタル化(GSM)。
  1997年:無線LAN(IEEE802.11)の策定。

  • Hertz
    ヘルツの実験

3.電磁波の種類

  単位
  ①周波数f(Hz):1秒間に1回振動=1Hz
  ②波長λ(m):波が1回振動したときの長さ

Spectral_s

2017年12月8日

物質の状態

物質の四相
1.固体:原子が分子結合により束縛されている状態。熱振動のみを行っている。
2.液体:分子や原子が互いの位置関係を拘束せず自由に移動できる流体の状態。
3.気体:分子や原子が一定の形と体積を持たず、自由に飛び回っている状態。
4.プラズマ:原子が正イオン(原子核)と電子に分かれて自由に動き回る荷電粒子の状態。

4_state

state

2018年1月31日

レーザーについて

1.レーザーとは
  Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(放射の誘導放出による光増幅)の頭字語。
  アルベルト・アインシュタインがレーザーの理論的基礎を確立した。

2.レーザーの特徴
  ①波長が同じ。→単色性
  ②位相がそろっている。→コヒーレント性
  ③一直線に進む。→指向性

3.レーザー発振の仕組み
  ①光を作る。
  ②誘導放出が起きる。
  ③光を往復させる。
  ④共振が起きる。
  ⑤発振する

  • DVD_Laser_ss
    赤色半導体レーザー(弊社所蔵)
  • Blue_laser_ss
    青紫色半導体レーザー(弊社所蔵)
  • laser2
    青紫色半導体レーザーチップ(弊社所蔵)

2018年2月7日

量子の研究

1.概念
  量子(quantum)
  粒子と波動の二重性を持つ物理量の最小単位である素粒子である。

2.素粒子とは
  ①概念
   物質を構成する最小単位のことである。
   elementary particle
  ②種類
   1)フェルミ(Fermi)粒子…物質を構成する粒子。
    (1)クォーク(quark)…強い相互作用をする。陽子や中性子を構成する。
    (2)レプトン(lepton)…強い相互作用をしない。電子やニュートリノなどを含む。
   2)ボーズ(Bose)粒子
    (1)ゲージ(gauge)粒子…素粒子間の相互作用(力)を伝え運ぶ粒子。光子(フォトン)などを含む。
    (2)ヒッグス(Higgs)粒子…素粒子に質量を与える。

2018年10月18日
BLUEDOT研究所

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