電気のエネルギーは、電線の中を通らない｜電気の正体

電気のエネルギーは、電線の中を電子が運んでくる。そう習ったかもしれません。けれどもドライヤーのコードの中の電子は1秒に1ミリも進まず、交流では数マイクロメートル行ったり来たりするだけで、発電所から家へは来ません。1884年にポインティングが示したとおり、エネルギーを運んでいるのは電線のまわりの空間にある電場と磁場で、電線の表面のわずかな電荷がその通り道の形を決め、抵抗の線には外から表面を通って入ります。 本動画は、電気の正体を大学講義レベルでゼロから徹底的に掘り下げます。 【章】 0:00 はじめに 1:55 第1章 電子は届かない 5:26 第2章 表面の電荷 10:02 第3章 エネルギーの流れの式 14:50 第4章 電池から電球へ 19:33 第5章 空間を通っている証拠 23:55 第6章 表皮効果 26:20 第7章 スイッチを入れた瞬間 29:35 第8章 エネルギーの居場所 32:31 おわりに 【音楽】'Origami' by Scott Buckley – released under CC-BY 4.0. www.scottbuckley.com.au 【声】VOICEVOX:青山龍星 【おもな出典】 ・Poynting JH (1884) On the Transfer of Energy in the Electromagnetic Field. Phil Trans R Soc Lond 175:343 ・Heaviside O (1894) Electrical Papers Vol.I・II／Matar M ほか (2017) Eur J Phys, doi:10.1088/1361-6404/aa7d0f ・Davis BS, Kaplan L (2011) Poynting vector flow in a circular circuit. Am J Phys 79:1155 ・Jackson JD (1996) Surface charges on circuit wires and resistors play three roles. Am J Phys 64:855 ・Heald MA (1984) Am J Phys 52:522／Galili I, Goihbarg E (2005) Am J Phys 73:141／Jefimenko O (1962) Am J Phys 30:19 ・Assis AKT, Hernandes JA (2007) The Electric Force of a Current（Kirchhoff 1849 の表面電荷） ・Chabay RW, Sherwood BA, Matter & Interactions (Wiley) ・Ashcroft NW, Mermin ND (1976) Solid State Physics／Gall D (2016) J Appl Phys 119:085101 ・Feynman RP ほか (1964) The Feynman Lectures on Physics Vol.II 第27章 ・Lord Rayleigh (1897) Phil Mag 43:125（導波管）／Skin effect（Lamb 1883・Heaviside 1885）／Litz wire ・Lebedev P (1901) Ann Phys 311:433／Nichols EF, Hull GF (1901, 1903) Phys Rev ・Graham GM, Lahoz DG (1980) Observation of static electromagnetic angular momentum in vacuo. Nature 285:154 ・Veritasium (2021) The Big Misconception About Electricity／(2022) How Electricity Actually Works ・数の計算（ドリフト速度・表面電荷・コードの断面の流れ・表皮の深さ）は自作のプログラムで行った 【画像・映像】 ・John William Strutt, Lord Rayleigh. Photograph by Elliott & F Wellcome V0027060.jpg — （CC BY 4.0）https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi... ・Microwave oven open lateral.jpg — Guam（CC BY 3.0）https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi... ・Optical patchcord.jpg — Sunmosk（CC BY 4.0）https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi... ・Transmission Tower in Lethbridge, Alberta, Canada.jpg — Kkiefuik（CC BY 4.0）https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi... ・CSIRO ScienceImage 8115 Human hair and Merino wool fibre.jpg — CSIRO（CC BY 3.0）https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi... ・Samsung EP-P1300 wireless charger internals.jpg — 4300streetcar（CC BY 4.0）https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi... ・パブリックドメイン・CC0（Wikimedia Commons・iNaturalist）：John Henry Poynting.jpg／PoyntingTransfer1.png／PoyntingTransfer3.png／Oheaviside.jpg／OutletPlug.jpg／Lebedev petr nikolaevich.jpg／Hairdryer 20101109.jpg／Gustav Robert Kirchhoff.jpg／Waveguide-flange-UBR320.jpg／Slot antena section2.jpg／Image of Sun From NASA’s Solar Dynamics Observatory (PIA26681).jpg／IKEA LADDA rechargeable AA-batteries.jpg／Litz wire by Zureks.JPG／Anchor pylon of high-voltage overhead power line 750 kV.jpg／NesjavellirPowerPlant edit2.jpg