電気の正体

今や私達の生活の一部であり、文化の血液といってもいい存在。
それは多くの家庭でスイッチを押せば、当たり前のように流れてくる「電気」です。

でも改めて

「電気って、結局なんなの？」
「正体は？」

と聞かれると、ちょっと言葉に詰まってしまいますよね。

光る。
動く。
あたたかくなる。

こんな具合に、電気は、場面ごとにまったく違う顔を見せてくれる

便利で
身近で
でもどこか謎が多い存在

──そんな印象の人が多いかも？

けれど実は、その仕組みは驚くほどシンプルです。

電気とは、目に見えないほど小さな存在が、動いている現象。
これが、電気のいちばん大切な考え方。

特別なエネルギーが突然生まれているわけでも
魔法の力が働いているわけでもありません。

ただ、とても小さな粒が、静かに、でも確実に動いているだけなのです。

このページでは、そんな電気の正体を、「電子」という主役からたどりながら、順番に、ひとつずつ、ひも解いていきます。

読み終わるころには、いつもの電気が、さらに身近に感じられるはずです！

電気は小さなつぶの動き

電気の話をするとき、まず登場するのが、とても小さな主役です。

それが、 電子。

見えない。
触れない。
でも、電気の世界では欠かせない存在です。

電気の正体は電子

電気の正体は、エネルギーそのものではありません。

電気の正体は、電子が動くこと。
これが、いちばん大事な基本です。

電子は、原子の中にある、マイナスの電気をもった粒。

この電子が、場所から場所へ移動するとき、私たちはそれを「電気が流れた」と呼んでいます。

目に見えないほど小さい

では電子は、どれくらい小さいのか。

残念ながら、普通の顕微鏡では見えません。
直接観察することはできない存在です。

でも、見えないからといって、存在しないわけではありません。

• 電子が動いた結果として、光がつく。
• モーターが回る。
• 音が鳴る。

私たちは、電子そのものではなく、 電子が動いた「結果」を
毎日見ているのです。

動くことで電気になる

電子は、そこにあるだけでは、電気にはなりません。

電子が動いてはじめて、電気として働く。
ここが、とても重要なポイントです。

• 止まっている電子
• 動いている電子

この違いが、電気があるか、ないかを分けています。

電子はいつもそこにある

では電子は、電気を使うときだけ、どこからか現れるのでしょうか。

答えは、 いいえ。

電子は、最初からそこにあります。

物の中に電子は入っている

電子殻（原子核を取り巻く電子軌道の集まり）を示した図
原子核のまわりに配置された電子が外側の殻ほど動きやすく、他の原子へ移動したり流れたりすることで電気現象が生じる。

出典：MrScienceGuy / Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0より

電子は、すべての物質の中に存在しています。

• 机
• 空気
• 人の体

どれも、原子でできていて、その原子の中には、必ず電子が含まれています。

電子は、原子核のまわりを 電子殻と呼ばれる領域に分かれて存在しています。

これは、電子が気ままに飛び回っているのではなく、それぞれ「ここにいなさい」という居場所が決まっている、というイメージです。

ふだんは静かにしている

普段の電子は、とてもおとなしい存在です。

電子殻の中で、バランスよく配置され、外に飛び出すことはありません。

だから、机に触れても、壁に手を当てても、勝手に電気が流れることはない。

電子は、そこにいても、 動かなければ電気にならないのです。

条件がそろうと動き出す

太陽光発電パネルが設置されたランドラボで、地元の電力を使用して園芸用具、センサー、カメラ、水ポンプなどを運用している。

出典：AcornToOak / Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0より

では、いつ電子は動き出すのでしょうか。

それは

• 電圧がかかる。
• 光が当たる。
• エネルギーを受け取る。

こうした条件がそろったとき、電子は電子殻を飛び出し、移動を始めます。

例えば太陽光発電では、 光エネルギーを受けた電子が動き出すことで、電気が生まれています。

1. 光が当たる。
2. 電子が動く。
3. それが、電気として取り出される。

というプロセスを経ているわけですね。

電子の動きが力や光を生む

では、電子が動き出すと、いったい何が起こるのでしょうか。

実は、私たちが「電気のはたらき」だと思っている現象の多くは、この電子の動きに集約されます。

見えない世界で起きている小さな移動が、目に見える変化として、私たちの前に現れているのです。

動くと熱が生まれる

オームの法則を視覚的に示すグラフ
青い線がオーム抵抗、赤い線が非オーム抵抗、黄色い線が半導体の特性を表している。

出典：Title『Ohms_Law_graph』-by Wolfmankurd /GNU Free Documentation License,Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0より

電子が流れる道には、必ず抵抗があります。
金属の中でも、電子はスイスイ一直線、というわけにはいきません。

原子にぶつかり、進みを邪魔され、そのたびにエネルギーを失っているんですが──このとき生まれるのが、 熱です。

そしてここで登場するのが、 オームの法則。

電圧・電流・抵抗の関係を表した法則で、「どれくらい電子が流れやすいか」を考える、基本中の基本ルールです。

これが、オーブントースターやヒーターが熱くなる理由。
電子の動きが、そのまま熱に変わっているのですね。

光や音に変わる

電子の仕事は、熱を生むだけでは終わりません。

原子の中では、電子が、高い電子殻から低い電子殻へ戻ることがあります。

そのとき、余ったエネルギーが 光として放たれます。

LEDやネオンランプは、この仕組みをうまく利用したもの。
電子の移動が、そのまま光になっているわけです。

さらに、電子の動きで物を揺らせば、 音にも変わります。

スピーカーやブザーでは、電子の流れが振動を生み、それが空気を揺らして、音として私たちの耳に届いているんですよ。

道具を動かす力になる

モーターの中では、電子の動きが 別の力へと姿を変えます。

電子が流れると、磁力が生まれますが、その磁力が、回転する力を生み出します。

• 扇風機
• 洗濯機
• 電車

どれも、電子の動きが、 力に変わった結果です。

1. 電子が動く。
2. 磁場が生まれる。
3. 力に変わる。

この連鎖が、私たちの生活を、静かに、でも確実に支えているわけです。

つまるところ電子の動きは、熱・光・音・力へと姿を変える──ここに、電気の本当のすごさがあります。

電気の正体。
それは、 目に見えない電子の動きです。

ふだんは電子殻の中で静かにしていた電子が、条件がそろったときに動き出す。
その流れは、 オームの法則というルールに従ってコントロールされ、ときには、 太陽光発電のように光をきっかけに生まれることもあります。

難しそうに聞こえても、やっていることはとてもシンプル。
電子が動くか、動かないか。
ただそれだけです。

電気とは、電子が動くことで世界に働きかける仕組み。
そう捉えてみると、スイッチの向こう側で起きていることが、少し想像しやすくなってきます。

いつもの電気。
当たり前に使っている電気。
でもその中身を知ると、ぐっと身近で、ちょっと面白い存在に見えてきますよね！