(324)08/15_21:37
Ｒｅ：電子の移動速度 (小川＠三島)

真空管の場合は自由電子が移動することによって電流が流れますが、導体の
場合はそうではありません。ホースを水が流れるモデルではなく、竹筒の
一方からトコロテンを押し込むと反対側からその分だけ出てくるモデルが
妥当でしょうか。中身はあまり移動していないのに出力はすぐ出ますよね。
伝達速度と移動速度は異なるものですから混同しないように要注意です。

それはそれとして導体中の電子の移動速度がかなり遅いのは確かです。
結晶格子に衝突しながら潜り抜けてくるのですから無理はありません。
でも電圧をかければ速度は上がるので、これによる限界があるわけでは
ありません。真空中なら電子の速度はプレート電圧で決まりますが、
導体の場合は材質で決まります。このあたりは難しくてとても説明でき
ませんので、量子力学や半導体工学の教科書にあたってください。

でも音質のようなオーディオ的特性を決定するのは、このようなミクロ
の特性ではなく、入出力のグラフのようなマクロな特性だと思います。
マクロの特性がほぼ同じなら音もほとんど同じになるのではないかと
考えていますが、実際には特性の差を充分に小さくできていないので
結論を出すに至っていない状態です。マクロな物理特性に差がないのに
音に差があるとすれば、正にオカルトですね。

(325)08/16_00:18
無題 (うるる)

小川さま。早速に明解なご教示をいただきありがとうございました。いつもＨＰで、さまざまな質問に丁寧にお答えになられていることについて、かねてより尊敬の念を抱いておりましたが、今回も、このようなピントはずれな質問にも同様にお答えいただいて恐縮しております。

電子が質量を持つ以上、光速を絶対的な移動速度の上限とすることは当然ですが、電導物質の固有の絶対的制限があるかのように書いてあるものがあり、それが具体的にどのぐらいなのかがわからなかったのです（おおむね「３０メートル」は「３０センチ」の書き間違いでした）。

少なくともシリコンなどの半導体の正孔の速度については、物質ごとに制限があって、その速度向上が開発のひとつの要点であるかのように書いてあったようにも思われるのですが、導体の電子速度には制限がないということでよろしいのでしょうか？ただ、正孔も、電子の欠損の伝播であれば、電子それ自体の移動とそれほど違いがあるとも思えませんのですが、正孔の移動速度の制限自体もわたくしの理解が不十分のゆえと思われます。

光速以下という絶対的制限だけならば、きちんと計算していません（電子の電荷とアボガドロ数等から計算それ自体は簡単ですけど）が、おそらくそういった量子的効果が現れるようにするには相当の大電流、長距離、微少断面でないとムリで、通常のオーヂオの領域では実現困難な領域ということになりましょう。

なお、ご教示いただいた通り、電流の伝達速度は光速と同じですが、それでも、場合によっては、マクロ的挙動で問題となり得るのではないかというのが、最初には書かなかったのですが伺いたかったもう一つの点でした。

つまり、３０センチぐらいの配線ではほとんど可聴域では問題となりませんが、３０メートルぐらいのレベルの配線（トランス巻き線など）だとすると、信号の伝達時間は、その入り口と出口とで、ナノ秒単位となり、１００キロヘルツ位では、違いがわかる程度の位相のずれを生じることになるだろうと思われるからです。

オールオーバーのＮＦＢと、帰還部分の配線が３０センチ以下であろう超三アンプのＮＦＢとの違いの一つがそこにもあるのではとも考えたりします。ＮＦＢといえば、位相変位が常に問題となってきましたが、超三アンプのリサージュが位相変位について周波数特性をもたない特異な形を取っているとの研究報告を拝見し、そのようなことが関係しているのかとも思ったりいたします。でも、それまでのＮＦＢの解析では、信号の伝達速度と配線の長さとか書いてなかったような気がするし、位相変位も桁違いに大きかったような記憶もあるので、まったく別の話のようにも思われます。

なにしろ、数式を持ち出されると理解不可能な筋金入りの文系人間ですので、どうか定性的で結構でございますので再度ご教示いただけますととてもうれしく存じます。

(326)08/16_02:28
導体長の影響など (小川＠三島)

半導体の移動度は電子でも正孔でも似たようなもので、仰るとおり数十センチ
程度のものが多かったように（おぼろげに）記憶しています。ただしこの数値
は単位電界強度の場合を表すもので、電界強度を上げれば移動速度も上がりま
すので、決して上限を意味するものではありません。しかし、これによって熱
損失が生じて温度が上昇し、素材が崩壊する上限は存在するはずです。従って
より高速の素材の研究が重要なのですが、この方面に話を進めると襤褸が出ま
すのでよしましょう。

アンプの内部配線による時間遅れは確かに気になります。真空中の光速だと
３０センチが１ナノ秒ですが、導体では屈折率の影響で７〜８割の速度になり
ますので、２０センチで１ナノ秒と見ておくと良いでしょう。仮に２０メート
ルの配線があれば１００ナノ秒＝０．１マイクロ秒の時間遅れが生じます。
この配線を介してＮＦＢをかけるとすれば、系の帯域幅は１メガあるいは
更に狭くする必要があります。（帰還量に依存します。）

ただしよく勘違いされることですが、トランス巻線が例えば１００メートル
あった場合に、この長さの導線と同じ時間遅れがあるはずというのは間違い
です。トランスの巻線はコアによって密に磁気結合していますので、片方の
巻線端の電流変化は瞬時に他方の巻線端まで起電力を発生させます。そのた
め伝達の遅れはごくわずかです。（巻線の直径程度の遅れはあるはずです。）
トランスの位相特性は、漏洩インダクタンスと浮遊容量によって決まると
考えるのが妥当でしょう。でもトランスはアンプ部品のなかでも最も複雑
怪奇なもので、知ったか振りで恥をかくのが落ちでしょうから、これ以上
触れるのはやめておきます。

(327)08/16_05:54
３０センチの配線・・以下でも。 (宇多@茨城)

下記のような経験があります。　べつに怪談でもオカルトでもありません。　
導体部分以外に、当然誘導体や大地間容量、Ｌ分なども影響があるらしく・・・

(1) 私が作ったアンプの定位が不安定と言われ、伺ったお宅のシングルコーン・フルレンジスピーカに使用の 5m 程度の SPケーブルをチェックしたら L/R の長さが 30cm 違っていました。　誤差 2cm 程度まで長い方を切って合わせたら、真ん中にピッタリ安定に定位しました。

(2) プッシュプル・アンプの終段上側と下側のそれぞれカソード自己バイアスのRk/Ck グランド側を 0.75SQ ビニール線にて数 cm の渡り線でつなぎ、片側から同一配線材数 cm でグランドに落とすＬ字型配線を、フト同じ配線材で、上側と下側各長さ数 cm のＶ字型配線で落とすように直したら、嫌な音が少なくなり聴きやすくなりました。

以来、怖くなってシングル・アンプでも、Ｌ／Ｒの特に信号部分の配線を、距離的に近い側は迂回させても、誤差 5mm 程度に抑えています。　・・・必然的に配置にも凝るようになりました。　Ｌ／Ｒの配線材が違っては、長さを合わせてもまずダメでしょうね。

(328)08/16_09:27
もうすこし (うるる)

宇多さまからもご教示をいただき（ラジオについてありがとうございました）、内容もオカルト板にふさわしく（？）なってきましたので、もう少し引っ張らせていただくことをお赦し下さい。

トランスの点は、励起電力で考えるとご指摘の通りとも思いますが、そうすると、トランスの入り口まで移動してきた電子との関係はどうなってしまうのか、かなり気になります。トランスのところにくると、すべて電子は新たにそこで発電されるということなのでしょうか？

たしかにラジオのコイルは、数１０メートル単位で巻かれていても、キロヘルツをこなしているのですが、しかしこの場合は外から電流を流してはいないわけです。

一方、数センチレベルの配線で音が変わるとのことになる（わたくし自身はモノラル主義（単にお金がないだけです）なので体験がありませんが、そういった事実があったことは信じます）と、やはり信号の速度ではなく、電子の移動速度が関与していることもあるのでしょうか。そうだとすると、特に材質などが変化する過渡的な部分での電子のやりとりが問題なのでしょうか？

常識的には、線材等の長さが変われば、それらのＬＣＲが変化し、それが音に影響するという部分がはるかに大きいようにも思えます。ＳＰコードの場合、大きな電流が流れることもあって、Ｒのファクターが無視できないだけでなく、特に２次側にＮＦＢをかけていれば、ＮＦＢ回路にぶら下がることになるＳＰコードの潜在Ｃの変化はかなり顕著なはずで、数センチ単位での違いが、聴感上もわかるということはあり得ることのように思います。トランジスターアンプでは直結ですから、なおさらＬＣの影響は大きいだろうと思います。内部配線も、ＬＣＲのうち特にシャーシなどとの浮遊容量のファクターが大きいと思われます。そのあたりはいかがだったのでしょうか？

もっとも、信号の速度について、配線の数センチの違いも、信号の遅れは１０のマイナス１０乗秒、デシベルなら−１００dB秒に「過ぎません」から、ひょっとするとその程度の範囲なら敏感な人間の耳には感知できるという意見もあり得るところです。ダイナミックレンジとのアナロジー自体が間違っているかも知れませんけど（それが感知できるぐらいなら、音波が関与するリスニングポイントについて、ミクロン単位以下で設定しなければならないことになるはずだという反論もあり得るでしょう）。

具体的にリサージュとかでその違いが目に見える形で現れると解析の手がかりになる気がいたします。本来なら自分できちんと測定でもしてお伺いすればよろしいのでしょうけれども、他の方々のご体験も含め、お聞かせいただければ幸いです。

(313)06/18_16:54
いいですね (タムさんす)

アメリカ人は何でだか、インチとか使ってますね。尺と貫とサイクル使うのも良いですね。所で、電圧ってボルト以外の言い方あるのでしょうか。

気圧はミリバールですか。