電気って何でしょうか?いきなりで申し訳ありません。同じ「気」でも空気はかなり実体があります。チャツピーによれば、「空気とは、地球の周りを取り巻いている気体の混合物」となっています。要するに、「物」という実体のあるんですね。
ところが、同じくチャツピーによれば、「電気とは、電荷(主に電子)の存在や移動によって生じる現象」とあります。電気とは、「物」ではなく「現象」なんですね。では、この定義にある「電子」「電子の移動」を説明していきましょう!
図1-1を参考に説明していきますね。物質の性質を保つ最小単位は、原子と言われていて、大きさは1億分の1cm。原子核(陽子+中性子)とその周りをある軌道上を回っている電子で構成されています(観たわけではありませんが、こう仮定しましょう!)。これら陽子、中性子、電子は物質を構成する最小単位で素粒子と呼ばれています。
ここでもう一つ、電気的な性質である「電荷」という言葉が登場します。電荷が持つ電気の量はそのまま電気量といい、陽子の電荷はプラス(+)、電子の電荷はマイナス(-)、中性子の電荷はゼロとしています。プラスの電荷同志、マイナスの電荷同志は反発し合い、プラスの電荷とマイナスの電荷は引き合うという「クーロン力」という「引力」が存在します。陽子と電子は互いに引き合いながら、バランスを保って原子構造を維持しているのです。原子の電荷がゼロの場合、原子核の陽子数が増えれば増えるほど、同じ数だけ電子数も増えていくということで原子のかたまりは大きくなっていきます。単に大きくなるだけではなく原子全体の性質は変わりますが、電気的には中性な状態が保たれていいます。
そこへ原子の外部から、突然エネルギーの刺激(光や熱)が加わると、最も外側の軌道を回っていた電子が軌道を外れて飛び出すことがあります。この飛び出した電子を「自由電子」と呼びます。電子が飛び出したままでは、原子は電気的にプラス(+)になり、「陽イオン」と呼ばれ、プラスに「帯電」したと言います。逆に飛び出した自由電子がほかの中性原子に飛び込むと、その原子は電気的にマイナス(−)に帯電して「陰イオン」になります。
こうして「自由電子が原子間で移動する」ことで、中性だった原子が「プラス」もしくは「マイナス」になる帯電現象が「電気」なのです。
注)「電気のことがわかる辞典」@戸谷次延(監修);P13 より引用