『電磁気学のコペルニクス的転換』（第1巻）

「新たな電流理論」

"Copernican Revolution of Electromagnetism“

BOOKⅠ　 New current theory

私は、電流に関して小学校（或は中学校？）で、“電源のプラスからマイナスへ電気が流れ、その逆に、電子がマイナスからプラスへは流れる”と教わりました。又、“電気を運ぶのはプラス電荷と、マイナス電荷があり、マイナス電荷は電子である”とも教わりましたが、訳が分かったようでもあり、分からないような気がしておりました。そして、川久保達之（元応用物理学会会長：1992-94年）著『物理学はこんなことも分からない　発行：株式会社ＰＨＰ研究所　2011年2月1日』に於ける以下のような記述を見ても同じ思いを抱きます。

中学生を相手にした講演会の席で，次のような質問を受けたことがあります。「電流が，マイナスの電荷をもった電子の逆方向への流れだという話をいま伺いました。もしそうだとすると，東京から猪苗代の発電所（当時，首都圏の電力は福島県の猪苗代発電所から送られていた）まで電子が行くのに，いったいどのくらいの時間がかかるものなのでしょうか」という質問です。いまから40年以上も前の話です。　そのときは，「電力は50Hzの交流として送られているので，電子は送電線の中を行ったり来たり往復するだけで，遠くへ行かないのです」と言って逃げてしまいました。赤面の至りです。そのとき以来，この質問はずっと気になっていました。

ところで，首都圏を走る電車はJRも私鉄も1500ボルト（Ⅴ）の直流電源を使用しています。1500ボルトの直流電圧はレールに対する架線の電位として与えられていて，電車がパンタグラフを通して電流を取り込み，電力を消費すると，その分の電流が架線に流れるわけです。さて，10両編成の電車が起動するときには3600キロワット（kW）の電力が必要だと聞いています。これを電圧の1500ボルトで割って電流に直すと，2400アンペア（A）になります。つまり，起動する電車の周辺の架線には，これだけの電流が流れるということです。そこで，この電流が電子の集まりだとすると，何個の電子がどのくらいの速さで動いていることになるのかという問題を考えてみましよう。

という事で、銅の金属1cm3の中にある銅原子の数を求めたりして、自由電子の密度がn＝8.4×1022／cm3，電子の電荷がe＝1.6×10-19C（クーロン），架線の断面積が1cm2なので，電子の平均速度を1.8ミリメートル／秒との計算結果を掲げておりますが、なんだか変です

更に、この説明からは、いわゆる交流の流れが分りません。交流も「電子の流れ」であったら、この電子は、その電子の数を常に変化させて流れなければなりません。それもプラスになったり、マイナスになったりするには、どうしたらよいのでしょうか！？そこで、川久保氏は、更に、次のように記述されておられます。

「電力は50Hzの交流として送られているので，電子は送電線の中を行ったり来たり往復するだけで，遠くへ行かないのです」と言って逃げてしまいました。赤面の至りです。

川久保達之氏は、先に記述（架線を流れる電子の平均速度は1.8ミリメートル／秒）の後、次のように書かれております

……ただし，この数値はあくまでも，電車の架線の中を流れる電子が動く速さであることに注意してください。　仮に変電所が送電を中止している状態からスイッチを入れたときには架線とレールの間にかかる電圧が伝わっていく速さはどれだけかというと，それは電磁波が伝わる速さで，光速です。

変ですね！？“電子は送電線の中を行ったり来たり往復するだけ”と川久保氏が解釈している交流の場合は、発電所、或は、変電所が送電を中止している状態からスイッチを入れたときには、どうなるのでしょうか？川久保氏の説明は、（ご自身も納得されると存じますが）あまりにも不合理そのものです。

電気（電流）に直流と交流の区別があるのかしら？直流も交流も同じ電気ではないのかしら？との疑問が浮かんできますので、本章の最初である次の『序まえがきの補足並び実験』に於いてこの件を確認します。

それに、川久保氏の “……それは電磁波が伝わる速さで，光速です”との記述を考えると、「電子」が光速で導体中を移動することは不可能です。何しろ、アインシュタインの「相対性理論」では、物質（電子）が光速で移動すればその物質（電子）の質量が無限大となってしまいます。ですから、川久保氏の記述になる「電磁波」こそが、電気の本質ではないでしょうか？

何しろ、遠方の送信アンテナから送られてくる「電磁波」（電波）を受信アンテナが受ければ、そのアンテナに電流が発生するのですから、「電磁波」こそが電気の主役ではないでしょうか？この件を本章に於いて確認しつつ、「電流」（即ち、「電気」）の本質に迫って行きます。（アンテナに関しては原著『第11章新たなアンテナ理論』を御参照下さい）

勿論、本小冊子に於いて、このまえがきに引用させて頂きました川久保氏の疑問が解消されることは言うまでもありません。どうかお手に取ってお確かめください。

Regarding electric current, I was taught in elementary school (or junior high school?) That "electricity flows from the plus to the minus of the power supply, and conversely, electrons flow from the minus to the plus".

It was also taught that "there are positive and negative charges that carry electricity, and negative charges are electrons." It seemed that I understood the content of the explanation, and I felt like I didn't understand it.

Then, Tatsuyuki Kawakubo (former Chairman of the Japan Society of Applied Physics: 1992-94) wrote the following description in "Physics does not understand this, published by PHP Institute, Inc., February 1, 2011". I have the same feeling when I see it.

At a lecture for junior high school students, I was asked the following questions.

"I just heard that the electric current is the reverse flow of negatively charged electrons. If so, how long does it take for the electrons to travel from Tokyo to the Inawashiro power plant? Is it? " It's more than 40 years ago.

At that time, I answered, "Because the electric power is sent as an alternating current of 50Hz, the electrons only go back and forth in the transmission line and do not go far." I ran away from answering clearly. I am very embarrassed. Since that time, this question has always been a concern.

By the way, trains running in the metropolitan area use a 1500 volt DC power supply. The DC voltage of 1500 volts is given as the potential of the overhead wire to the rail, and when the train takes in current through the pantograph and consumes power, that amount of current flows to the overhead wire.

I've heard that 3600 kW of electricity is needed when a 10-car train starts. Dividing this by the voltage of 1500 volts to convert it to current gives 2400 amps.

In other words, this amount of current flows through the overhead lines around the starting train.

Therefore, if this current is a collection of electrons, let us consider the question of how many electrons are moving at what speed.

And he found the number of copper atoms in 1 ㎤ of copper metal, and the density of free electrons was n＝8.4×1022／cm3,

Since the electron charge is e＝1.6×10-19

Coulomb and the cross-sectional area of the overhead wire is 1 ㎠, the average velocity of the electrons can be calculated.

The calculation result of 1.8 mm / sec is posted, but it's kind of weird

Furthermore, this explanation does not show the so-called flow of exchange.

If alternating current is also an "electron flow", this electron must constantly change the number of electrons to flow.

How can it be positive or negative? ??

Mr. Kawakubo further wrote as follows.

Mr. Tatsuyuki Kawakubo described that "the average velocity of electrons flowing through the overhead line is 1.8 mm / sec", and then wrote as follows.

However, keep in mind that this number is just the speed at which the electrons flowing through the overhead line of the train move.

If the switch is turned on from the state where the substation has stopped power transmission, the speed at which the voltage applied between the overhead wire and the rail is transmitted is the speed at which electromagnetic waves are transmitted, that is, the speed of light.

That's weird

In the case of alternating current, which Kawakubo interprets as "electrons only move back and forth in power transmission lines," when the switch is turned on from a power plant or substation where power transmission is stopped. What will happen?

Mr. Kawakubo's explanation, which I think he himself agrees with, is too irrational.

Is there a distinction between direct current and alternating current in electricity (current)?

Isn't direct current and alternating current the same electricity?

questions like this come up

I will confirm this in the next "Introduction Supplementary Line-up Experiment" at the beginning of this chapter.

Moreover, considering Mr. Kawakubo's description that "it is the speed at which electromagnetic waves propagate, that is, the speed of light," it is impossible for "electrons" to move in a conductor at the speed of light.

According to Einstein's theory of relativity, if a substance (electron) moves at the speed of light, the mass of that substance (electron) becomes infinite.

Isn't the "electromagnetic wave" described by Mr. Kawakubo the essence of electricity?

If the receiving antenna receives the "electromagnetic wave" (radio wave) sent from the distant transmitting antenna, a current is generated in that antenna, so isn't the "electromagnetic wave" the main role of electricity?

While confirming this matter in this chapter, I will approach the essence of electric current (that is, electricity).

(For antennas, refer to the original book "Chapter 11 New Antenna Theory")

It goes without saying that the question of Mr. Kawakubo, who was quoted in this preface, will be resolved in this book.

Please pick it up and check it.