自然の中では、電荷の定方向移動は珍しくありません。雷鳴が轟くとき、大きな電荷が雲と地表の間に瞬時に放出され、眩しい光を発しますが、この現象は一瞬のものであるためです。2つの帯電体AとBが接続された瞬間、自由電子は電位差の影響で移動しますが、その結果、AとB間の電位差は急速にゼロ(静電平衡状態)になり、電流は消えます。図 図11.1-1 に示すように、これは時計の砂時計の砂が一気に流れ尽きるようなものです。電球は点滅してすぐに消えます。
電源の本質的なメカニズム
持続的な電流を生み出すには、特定の装置 Pが必要です。その中心的な機能は「逆流する」こと:非静電力を使って、電位が低いA球から電位が高いB球へ電子を継続的に運び戻すことにより、回路が導通したことで生じる電位差の損失を補います。明確に定義すると:電子をAからBへ運ぶ装置Pこそが電源です。
エネルギー変換の源
電源は電荷の「運び屋」に過ぎません。さらにエネルギー変換の装置です。電荷を運搬する過程で、電源は他の形態のエネルギー(例:化学エネルギー、機械エネルギー)を消費し、それを電気エネルギーに変換します。電源は、静電平衡の傾向を打ち破り、安定した駆動力を維持する根源です。まるで『山の水』が下流から上流へ再び水を汲み上げるためにポンプが必要なように、電源は回路内の『ポンプ』なのです。