物理基礎の電磁気学②（電流と抵抗）
１．導入
前回，電流はループになっていないと流れないということを学習しました。 今日はもう少しそこに着目してみたいと思います。
２．電荷と電流
電流は電子の流れだということが陰極線の実験からわかったことを
学習しましたが，そのもっと前から静電気の実験で，
電気にはプラスとマイナスがあり，
プラスとマイナスは引き合う（引力）があり，
プラスとプラス，マイナスとマイナスでは反発する（斥力）が
あることが知られていました。
この力のことを「静電気力」といい，
これらの電気のこと，もしくはその電気の大きさのことを
「電荷」といいます。
電荷は通常Qを使って表し，単位は[C]（クーロン）といいます。
そして，電流というのは「ある断面を1秒間に どれだけの電荷が通過するか」ということになります。 ですので，t秒間にQ[C]が通過したとすると， 電流＝電荷/時間 となります。
電流はIで表すことが多く，単位は[A]（アンペア）です。 式からわかるとおり，[A]＝[C/s]です。
電流を巡るストーリーはこうです。 電池の＋極から－極に電流は流れると定義した。 あとから実際に流れているのはマイナスの電荷を持つ電子で， －極から＋極に流れていることがわかった。 だから電流の向きと自由電子の向きは逆になってしまっているのです。 いまから直すことはできるけど，手間なのと， 間違って事故が起きる可能性があるから，このままにしているのです。
それで，この電子はどこにあるかっていると，
原子の中にある。
原子は，原子核のまわりを電子がまわっている構造をしています。
原子核はさらにプラスの電荷をもった陽子と，
電荷を持たない中性子でできていることがわかります。
電子の電荷は－1.6×10－19[C]
陽子の電荷は＋1.6×10－19[C]
です。電子や陽子は基本的にこれ以上分けられないもので，
この電荷の大きさを「電気素量」といいます。
電気素量は電荷の最小単位で，電荷はこれの整数倍になります。
ちなみに，電気をよく通すものを「導体」といい， 電気を通さないものを「不導体」， その中間のものを「半導体」といいます。
３．問題演習
では，問題１を解いてみてください。
※(4)は説明しないとできなかった。
４．課題３：導線の熱さ
では，次の課題を考えてみてください。
生徒の予想：
ア．A
ウ．A=C
では，I君はウだったね。なぜウ？
I君：「電池の両端からエネルギーが出ていって，BであわさるのでBのが熱くなる」
なるほど，エネルギーね。では，K君はアだね。
K君：「徐々に抵抗にぶつかって電子の勢いが衰えるから」
なるほどー。他の人も同じ？では，エはO君，お願いします。
O君：「一本道だからどこでも電流は変わらないから，どこでも熱さは同じ」
OK。他にはどうだろう？
IC君：「何にも遮るものがないから」
というと…ちなみにニクロム線は抵抗が導体なかでは大きい方だよ。
IC君：「え，そうなんですか？」
知らなかったのか。では，みんな，そうだったら答えを変える？
（２０人弱が手を挙げる）
そうなんだ。そしたらK君と同じ理由？そうか。ありがとう。
※他のクラスでも同じような比率であった。 電子が途中で減っていくという考えも出てきた。 「電子はなくならないけど，速さが遅くなったら電流も減るよね」 という風に聞いたら4人ほどが遅くなるかもと考えた。 遅くなってもあたたかさは変わらないと言っていた。 これは速度や電流をエネルギーのように捉えているからだろうか？
では，実験です。と言いたいところだけど，
これは火傷の危険が高いので，止めておきます。
※どなたかやり方を教えてください。
手で電池と導線を押さえると，接触抵抗のためにそこが一番熱く感じてしまいます。
それに危なくないやり方がわかりません。
私がやった答えで申し訳ないけど，「エ」の「どこでも同じ」です。
O君が言ってくれたとおり，一本の道であれば電流は変わりません。
６．まとめ
次回は電流について実験をしながら考えてみたいと思います。
授業を終えて。。。
・プランがまず失敗である。自由電子の話をするならば
それに対応したプランが必要である。
チュートリアルでは自由電子の話はせずに，課題３を行って
電流という概念を定着させているが，この流れでは何に焦点があたっているかがはっきりしない。
・だから，課題４でも電流が徐々に減るという答えが出てくるのだろう。
・でもプラスに捉えよう！実験結果から「電流は変わらない」→「電子の速さは変わらない」
ともっていけば，高３物理にもつながる。しかし，なぜそうなるかの説明は非常に難しい。
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