Question

シャイニ－

何故黄色の線が言えるのですか？

理についての関係を表している。 ここでは、内部でのミクロ ( )
注目して考えてみよう。
の大きさ 全線をつなぐと、導
が生じる｡
もつ自由電子は電場と
の力を受けて加速し、運動エネルギーを得るが､
するイオンに衝突してエネルギーを失う｡ 導体
電子はこのような衝突を繰り返しながら､全
してある一定の平均の速さで移動するため、導線の
単位時間あたりに通過する電気量は時間的にほと流れる電
化せず、電流の大きさは一定と見なせる。
のモデル
S(m²) の中を
単位体積あたり
(個/m²の自由電子が平均速(m/s)
るときの電流の大きさを求めてみよう。
B時間(s) の間に通過する自由電
図のAB間の体積(m
に含まれて
自由電子
断面積
)とすると､その
である。 電気素量をe(C) とすると、 時 ▲回の大きさ
過する電気量の大きさは
WS (C) となるから、電流の大きさ [A] は、次
になる。
1-2-
enets
F
=enes
00
全国中の自由電子はおよそ1原子に1個程度の割合で含まれ、導線としてよ
「いられる制では、自由電子
である。面
は8.5×10個/m²
=10m²の導線に 4.0Aの電流が流れているとき､自由電子の平均の速さを求
電気量 1.6 × 10 "Cとする。
ムの法則
eのような長さ(m)
S[m²]
電圧V[V) を加えると、 内部には
V
km)
自由電子
動している
イオン
RET
自由電子が受ける力がこれだけならば、自由電子は加速し続ける。しかし、原線の
どの部分でも電は一定であるので、自由電子の速さは一定のはずである。したがっ
て、自由電子は静電気力とともに、それとつり合う別の力を受けていると考えられる。
そこで自由電子が 動するイオンと衝突を繰り返しながら移動するときに、
イオンから抵抗力を受けていると考えよう。その大きさ (N) が自由電子の平
[m/s] に比例すると仮定すれば、
(は比例定数)...②
である。 ①と②式の力がつり合って自由電子が一定の速さで運動するとき。
eV
--ku よって、
2....
kl
eV
T
となる。 ゆえに、流れる電流は0③より、次のようになる。
1-S¹SV
M
よって、オームの法則と同じ形の式が導け式とこの式を比べると、
kl
ne'S nev
R.
R1/23 であり､mm表せることがわかる。
を比べると,
SR
●ジュール dのような長さ(m), 断面積S(m²)
の線の両端に電圧V[V) を加えると、 導線内には強さ
V
E-- (V/m) の一様な電場ができる。このため、自由
w
電子から大きFE (N)の静電気力
を受けて平均のさ(m/s)で移動する。 時間(s) の
(m) であるから、自由電子1個
がこの間に電場からされた仕事はPxle (J) である。
線の自由電子の個数密を
るので、すべての自由電子が
MARS
REE 1
d ジュール
とすると、導線にはSTの自由電子があ
個/m²')
仕事の