自由電子とは

自由電子って何？

電子と原子につて

電気の勉強をした方も多いと思います。
その時によく出てくるのが、電子です。
この電子はよく、原子とセットで覚えていました。
電気の勉強では、まず電子と原子からです。
そのなかで、自由電子の役割も大きくなってきます。
この自由電子というのは、物質の中を自由に動く事のできる電子の事をいいます。
この電子は金属などが持っています。
電気が流れる際、この自由電子が物体の中を移動する事になります。
そして原子というのは、陽子や中性子によって構成された原子核、またその周辺に存在している陽子と同じ数の電子により構成されています。
銅のような金属原子は、電子を放ちやすくなっています。
それゆえ金属結晶の中では、電子が周辺の原子核によって共有されます。
それによって、プラス帯電の原子核とマイナス電荷の電子が静電気力により引き合い、その結果原子結合されていきます。
この電子というのは、金属の中を自由に移動できます。
それによって、金属自体が電気を通す物になっていきます。
この自由電子というのは負の電荷を運ぶ事により、この自由な電子を持つ固体は電気を通すものになります。
また半導体のような正の電荷を運ぶものとして、正孔と言われる電荷の欠落があります。

電流と光の関係について

この自由な電子と電流の向きは、どのような関係になっているのでしょうか。
実際は、電流と自由な電子の流れは違う方向になります。
例えば、理科の実験で豆電球を使用した経験がある人も多い事と思います。
この時電子はマイナスの電気を帯びていますので、プラスの電気の方空に流れます。
しかし電流については、プラスからマイナスへと流れていきます。
こういう感じで、電子と電流の向きは逆方向になります。
また電子と光の関係も大切になります。
原子核のような狭い空間の中に、陽子が閉じ込められています。
これは陽子が本来持っている、正の電荷によるものです。
正の電荷は互いに反発する事により、電気の反発力に打ち勝つ、それにより陽子を原子核の中に閉じ込めてしまいます。
このような電荷の持つ力というのは、同じように粒子の交換にも使用されています。
それが光子になります。この光子というのは光の事です。
そしてそれと一緒に、電気を伝播しているのです。
電荷に作用によるクーロン力は、光子を放出しています。
このように、電子というのは多くの役割を担っています。
たま電流や光とも、密接な関係を持っています。