電荷(でんか)と電流(でんりゅう)

物体(ぶったい)が帯(お)びる電気(でんき)の量(りょう)を電荷(でんか)（電気(でんき)量(りょう)）といい、単位(たんい)はC（クーロン）。金属(きんぞく)の中(なか)には、原子(げんし)から離(はな)れて自由(じゆう)に動(うご)き回(まわ)れる自由(じゆう)電子(でんし)が多数(たすう)あり、電圧(でんあつ)をかけるとこれらが一定(いってい)方向(ほうこう)にそろって動(うご)くことで電流(でんりゅう)が流(なが)れる。

電流(でんりゅう)は、導体(どうたい)の断面(だんめん)を単位(たんい)時間(じかん)に通過(つうか)する電気(でんき)量(りょう)で定義(ていぎ)される。時間(じかん)$t$の間(あいだ)に電気(でんき)量(りょう)$q$が流(なが)れたとき、電流(でんりゅう)は$I=\dfrac{q}{t}$（単位(たんい)A）。1A（アンペア）は、1秒間(びょうかん)に1C（クーロン）の電気(でんき)量(りょう)が流(なが)れる電流(でんりゅう)として決(き)められている。

電流(でんりゅう)の向(む)きは、歴史(れきし)的(てき)に「正(せい)の電荷(でんか)が移動(いどう)する向(む)き」と決(き)められた。しかし金属(きんぞく)の中(なか)で実際(じっさい)に動(うご)くのは負(ふ)の電荷(でんか)をもつ自由(じゆう)電子(でんし)なので、自由(じゆう)電子(でんし)は電流(でんりゅう)の向(む)きと逆(ぎゃく)向(む)きに移動(いどう)している。

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例題(れいだい)1：導線(どうせん)に3.0Aの電流(でんりゅう)が流(なが)れているとき、4.0秒間(びょうかん)に移動(いどう)する電気(でんき)量(りょう)は、q＝It＝3.0×4.0＝12C。

例題(れいだい)2：0.50秒間(びょうかん)で2.5Cの電気(でんき)量(りょう)が流(なが)れたとき、電流(でんりゅう)は、I＝q/t＝2.5÷0.50＝5.0A。

例題(れいだい)3：電気(でんき)素(そ)量(りょう)（電子(でんし)1個(こ)がもつ電気(でんき)量(りょう)の大(おお)きさ）を1.6×10⁻¹⁹Cとすると、1.6Aの電流(でんりゅう)が流(なが)れる導線(どうせん)を1秒間(びょうかん)に通過(つうか)する電子(でんし)の数(かず)は、1.6÷(1.6×10⁻¹⁹)＝1.0×10¹⁹個(こ)。1秒間(びょうかん)に流(なが)れる電子(でんし)はとても多(おお)い数(かず)になる。

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電流(でんりゅう)の向(む)きは、電気(でんき)の正体(しょうたい)がまだわからなかった時代(じだい)に「正(せい)の電荷(でんか)が流(なが)れる向(む)き」と決(き)められた。あとになって、金属(きんぞく)の中(なか)を実際(じっさい)に動(うご)いているのは負(ふ)の電荷(でんか)をもつ自由(じゆう)電子(でんし)だとわかったが、電流(でんりゅう)の向(む)きの決(き)め方(かた)は変(か)えなかった。

そのため、電池(でんち)（新しいタブで開きます）の＋極(きょく)から－極(きょく)へ向(む)かう電流(でんりゅう)の向(む)きに対(たい)して、自由(じゆう)電子(でんし)は－極(きょく)から＋極(きょく)へ、電流(でんりゅう)とは逆(ぎゃく)向(む)きに動(うご)く。電子(でんし)1個(こ)の電気(でんき)量(りょう)はごく小(ちい)さいが、金属中(きんぞくちゅう)には自由(じゆう)電子(でんし)が非常(ひじょう)に多(おお)いため、わずかな速(はや)さの移動(いどう)でも大(おお)きな電流(でんりゅう)になるのだ。

中学(ちゅうがく)の「静電気(せいでんき)と電流(でんりゅう)（新しいタブで開きます）」で学(まな)んだ「電流(でんりゅう)は電子(でんし)の流(なが)れ」という理解(りかい)に、電気(でんき)量(りょう)という量(りょう)を加(くわ)えることで、電流(でんりゅう)の大(おお)きさを数(かず)で表(あらわ)せるようになる。これが、この先(さき)の電気(でんき)抵抗(ていこう)やジュール熱(ねつ)（新しいタブで開きます）の計算(けいさん)の土台(どだい)だ。