電気とはなにか 身近な現象から解きあかす ブルーバックスB-911

室岡義広【著】

• 販売会社／発売会社: 講談社
• 発売年月日: 1992/03/20
• JAN: 9784061329119

商品レビュー

2026/03/22

本書に対し様々な感想が寄せられているが、それらは読む人の事情によるのだろうか、賛否両論である。
不勉強な私にとっては、例えば、「電波はアンテナのどこから発生するか」の説明が大へん参考になった。

＜電波はアンテナのどこから発生するか
金属導線の中を電子が移動しても電波が発生するのだろうか。実はこの現象を利用したのが、テレビのアンテナである。電波の存在はヘルツによって実験的に証明されたが、この電波がアンテナのどこから発生しどのように伝搬するかは、その当時の科学者の心奮い立たせるに十分なテーマであったにちがいない。
電波はアンテナの表面から放射されると言われているが、その機構の厳密な点については現在に至るも明らかにされていない。それは金属表面の定義がいまだに確立されていないからである。また、マックスウェルの理論はアンテナの内部に立ち入ることができないのだ。
光が電磁波の一種であることはマックスウェルによって提案されたが、この光が物質の内部から放射されていることは確かである。その機構は20世紀の初め、原子の構造から明かにされた。原子を構成している電子がエネルギー準位間を移動することによって光を発生したり吸収したりするが、物質から放射される光の振動数はラジオ波やテレビ波のそれよりはるかに大きく、テレビ波の振動数の100万倍以上である。
ところで、金属は金属原子が結晶構造をなして結合して、価電子帯と伝導帯が存在する。そこで、アンテナを構成している金属内移動する電子をエネルギー準のモデルを用いて説明してみる。
今、アンテナの両端に高い周波数の交流電圧を加えると、伝導帯を走る電子は金属内の電界で加速される。電子のエネルギーが大きくなると、伝導帯の中でも上位のエネルギー準位を移動することになる。これに対し、金属内の電界がゼロになると、エネルギーを失った自由電子は伝導帯から価電子帯に移る。この時が、金属内の電子が自由に移動しなくなる瞬間である。アンテナに加える電圧が負になると、自由電子は前とは逆の方向に移動する。さらに金属内の電界が大きくなると、正の電圧の場合と同じように伝導帯のエネルギー準位の高いところに上昇し、そこを移動することになる。
このように自由電子は外部から加えられた正弦波状の電圧に従って伝導帯の上位のエネルギー準位を走ったり下位を走ったりする。この電子がエネルギー準位間を移動するたびごとに電波が発生する。
ところで、金属の表面がフェルミ準位であると仮定すれば、伝導帯の一部は真空状態であるということもできる。前述したように真空状態を走っている電子が電磁波を放出することが証明されている現在、このようなエネルギー準位の変化に対応して電磁波が放出されると考えることもできる。ただし、伝導帯のエネルギー準位を細かく測定することができない現在、上述のような考えはいまだ証明されてはいない。＞

「上述のような考えはいまだ証明されてはいない」と言うことが、不勉強な私にとっては意外である。

ついでに、もう一つ。
やはり不勉強を暴露すことになるが、マックスウェルの理論について、著者は数式なしで図解で説明している。

＜マックスウェルが導いた理論は次の四つの基本式から成り立っている。
① 磁界が時間的に変化すると電圧が発生する
② 電流によって磁界が発生する
③ 磁力線は必ず閉じている
④ 電荷が存在しないところには電気力線は発生しない　＞

著者はさらに詳しく説明を続けるが（興味がある向きは本書を参照されたい）、たったこれだけの簡単な説明が、不勉強な私にとっては慈雨のように感じられ、マックスウェル方程式に対する恐怖心が少し和らぐのである、お恥ずかしい話だが。

お終い

2015/09/15

電場と磁場が円を描きながら進んでいくイメージはわかりやすかったが、その他は説明が中途半端だったり順序がおかしかったり。

2011/12/14

電気の本。面白かったです。
基本的な部分ばかりですが丁寧に解説されており、
こういう本にしては読みやすかったのではないでしょうか。
基礎部分の確認に大変有用でした。