【中2理科】真空放電・陰極線とはいったい何者?

真空放電・陰極線とは・・・?

こんにちは!この記事を書いているKenだよ。斜め前方、人だね。

 

中学理科で「電気の分野」を勉強していると、

  • 陰極線
  • 真空放電管

とか、ちょっと難しそうで、できれば関わりたくない用語が出てくるよね。

実は僕自身、教科書を読んだ時にめんどくさいからスキップしてたんだ。だって、こんなの絶対やっかいじゃん?

しかし、読者から「陰極線を解説してほしい」という要望があったのでまとめてみたよ。

 

【復習】放電とは何か?

「陰極線」とか「真空放電」とか勉強する前に、

「放電」とは何かを復習しよう。

静電気のところでちょっと見たけど、放電とはズバリ、

何もない空間に電気が流れること

だ。

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回路がないのに電気が流れるなんて超不思議だよね。

 

身近な例でいうと「雷」。

静電気とは わかりやすく

雲と地面の間には空気しかないのに、ある一定の条件を満たすと「雲」にたまっていたマイナスの電気が地面に移動するんだ。

これが雷の正体で、雷は一種の放電現象だ。

 

 

「真空放電」とは何か?

実はこの「放電」という現象は、

「空気がない状態」が起こりやすいんだ。

 

例えば、左にマイナス電極、右にプラス電極があったとして、その中央に「何もない空間」があったとしよう。

この時、真ん中の空間を「空気がない状態」、つまり「真空状態」にしてあげると、放電が一番起こりやすい環境を作れるんだ。

だから、放電の実験では電極の間に真空状態を作り出すわけさ。

こんな感じで、真空状態をわざと作って放電が起こりやすくした管のことを「真空放電管」と呼んでいるよ。

 

なぜ真空状態だと放電が起きやすいのか??

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それは、空気が「絶縁体」で電気を通るのを邪魔しちゃうからだね。

真空状態で空気を0にすると、邪魔者がいなくなるから電気が通りやすくなるわけだ。

 

放電には向きがあるのか?

この放電で起きる「電気の流れ」には向きがあるんだろうか??

 

これを確かめるために放電状態を作って、

プラスの電極の前に「十字架」を置いてみた。

すると、プラスの電極の前に十字架の影ができちゃった。

ということはだよ?

この放電による電気の流れは

マイナスからプラスへの向きがある

ということになるね。

もし、逆にプラスからマイナスだったら、マイナスの電極側に影ができるはずだからさ。

 

何が流れているのか?

それじゃあ一体何が流れているんだろう??

その正体を確かめるために、まずマイナスとプラスの電極の間に「蛍光板」を入れてみる。

すると、

色がついた「電気の流れ」が見えてくる。

なぜなら、蛍光板が電極の間で「筋状に光る」からだね。

さらに、真空放電管の上下に「プラスとマイナスの電極」をつけてみた。

上にプラス、下にマイナスの電極さ。

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すると、電気の流れは上側にある「プラス電極」に引き寄せられるように曲がっちまった。

つまり、プラスに引き寄せられて、マイナスとはしりぞけ合ってることになるね。

 

したがって、この「電気の流れ」の正体は

マイナスの電気を帯びているもの

と予測できる。

なぜなら、「電気の力」には、

同じ符号の電気はしりぞけあって、違う符号の電気は引き合う

という性質があるからだね。

 

 

それじゃあ陰極線とは??

このように真空放電管では、

  • 流れる方向は「マイナスからプラスへ」
  • 「マイナスの電気を帯びたもの」が流れている

と実験でわかったんだ。

ただ、「真空放電管を流れているもの」をなんて呼べばいいんだろうね??

 

1876年、オイゲン・ゴルトシュタインって人がこれを「陰極線(Kathodenstrahlen)」と名付けた。

マイナス()の電の性質を持った

とすれば覚えやすいかな。

 

 

そして、陰極線の発見から21年後の1897年。

イギリスのトムソンって人が、

陰極線は「マイナスの電気を帯びた小さな粒の流れである」

と発見したんだ。

この「マイナスの電気を帯びた小さな粒」がのちに「電子」と呼ばれることになって、その「電子」の流れが「電流の正体」だったんだ。

 

 

ということで、「真空放電」とか「陰極線」とか難しい用語が出てくるけど、

「電流の正体を発見した経緯」を知るために重要な用語だったんだ。

ぜひテスト前にも復習してみてね。

 

そんじゃねー

Ken

 

【参考記事】

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