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によれば、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

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