質問: 電圧と電子と電気エネルギーの関係は? 乾電池と豆電球を例に教えてください。 (1)電子1個の電荷は変わらない。とすれば、電子は どうやって電気エネルギーを運んでいるのか? 電流は自由電子だから、原子内の高い軌道にいる ことでエネルギーが高いというのとは別の話? (2)電子は豆電球を通る前と後でどう変わるのか? (3)電圧は電子の密度?電圧と電気エネルギーの関係は?
回答: 物に電圧をかけるというのはそこに電界を作るということです.電子は電界に引っ張られる形で力を受けます.金属なら自由電子が電界に引っ張られて移動します.これが電流ですね. 電圧というのは,電子を移動させようとする力であると考えれば良いでしょう. で,電子がスーッと移動できるなら何の損失もなく(超伝導はこの状態)て良いんですが,現実にはそんな都合良くはいきません.電界によって力を受けて加速したとたんにあっちの原子に激突,こっちの原子にぶつかる・・という具合でエネルギーを失って減速・・再び電界で加速されては激突して減速・・という具合で全体としてみるとズルズルズルズル・・としか動きません・・まぁ,パチンコの玉が重力に引かれながらあっちにぶつかり,こっちにぶつかりしながらゆっくりしか落ちられないようなものと思っても良いでしょうし,水が流れて水車を回しているようなものと思っても良いでしょう.水車を回した分だけ,水の落ちる勢いは小さくなりますけど,水そのものには変化はありませんよね? ということで,豆電球を通る前後で電子そのものには別段何の変化もありません. ぶつかられた原子側は振動・・で,結局熱に変わるわけですね.