電気と磁気

序論

電気と磁気は、非常に密接に関連している物理学の2つの基本的な側面です。家庭の照明から電子機器の動作まで、私たちの日常生活のほぼすべての側面に関与しています。これらの概念を理解することで、私たちが使用する技術や私たちの周りの物理的な世界に対する洞察が得られます。

電気とは何ですか？

電気とは、通常はワイヤーのような導体を通じての電荷の流れです。電荷には2種類があります: 正と負です。電荷の基本単位は電子であり、負の電荷を持っています。

これらの電子が導体を通じて移動することを電流と呼びます。この電流は、私たちの照明、家電製品、ほぼすべての電子機器を動かします。

電荷

電荷は物質の基本的な特性です。電荷には正と負の2種類があります。同じ電荷同士は反発し合い、反対の電荷は引き合います。

磁石では反対の極が引き合い、同じ極が反発し合うことを考えてみてください。電荷に関しても同じです。

導体と絶縁体

電荷を容易に流す物質を導体と呼びます。ほとんどの金属、例えば銅やアルミニウムは優れた導体です。

一方で、電荷を自由に流さない材料は絶縁体と呼ばれます。ゴム、ガラス、一部のプラスチックは良い絶縁体です。

電流

電流とは、電荷がある表面を流れる速度のことです。アンペア (A)で測定されます。

電流 (I) の公式は次のように書けます:

I = Q/t

ここで Q はクーロン単位の電荷であり、t は電荷が流れる時間（秒）です。

電圧

電圧は2点間の電位差です。これは電子を導体を通じて押し出す圧力のようなものです。電圧はボルト (V)で測定されます。

電圧を理解するためには、ホース内の水圧のようなものと考えてください。圧力が高いほど多くの水が流れます。同様に、電圧が高いほど多くの電流が流れます。

抵抗

抵抗は電流の流れに対する抵抗です。オーム (Ω)で測定されます。

高い抵抗を持つ材料は電流の流れを困難にし、低い抵抗を持つ材料は電流の流れを容易にします。

オームの法則は電圧、電流、および抵抗を関連付ける重要な原理です。それは次のように述べています:

V = I * R

ここで V は電圧であり、I は電流であり、R は抵抗です。

磁気とは何ですか？

磁気は、他の物体を引き合ったり反発させたりする場を生じさせる物体間の力です。この力は電荷の移動によって引き起こされます。

強い磁気特性を示す一般的な材料は鉄、ニッケル、およびコバルトです。

磁極

磁石には2つの極があります: 北 (N) と 南 (S) です。反対の極は引き合い、同じ極は反発します。これは電荷の挙動に非常に似ています。

磁場

磁場とは、磁石の周りで磁力を検出できる領域です。これらの場は磁石の北極から南極への線で表現されます。

簡単に見る方法は、磁石の周りに鉄粉を振りかけることです。鉄粉は磁場線に沿って配置され、場の方向と強さを示すパターンを作り出します。

電磁気学

電磁気学は、電流と磁場の相互作用です。電流がワイヤーを通ると、ワイヤーの周りに磁場が生じます。この原理は電磁石の製造に使用されます。

電磁石は、鉄芯にワイヤーを巻き、ワイヤーを通して電流を流すことで作られます。鉄芯は磁場を強化し、電気によってオン・オフできる強力な磁石を作ります。