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物理 大学生・専門学校生・社会人

私立医学部の問題です 解説お願いします

[TI] 長さ 断面積きの一様な針金の両穫を電圧 の電池につないだとき, その回路において 成立する電流の大きさやジュールの法則に関して, 電子の運動の立場から 1 つの仮説を作ること を考える。論理的につじつまが合うよう, 下記の文章の | ] に簡した答えを記せ。 なお, 自 由電子1個の質基および電荷の大きさを, それぞれ mn およびeとする。また。 針金の形択は凡 と考える。 針金の内部には, 長さんの方向に/との電場が生じていると考え, 自由電子は長さ方向にしか 運動しないと仮定する。針金の中の自由電子は, その電場から力を受けて加速されるが, 針金を 構成している原子に非沸性衝突していったん停止し, 起ちに電場によって加速されるものと考え る (停止している時間をゼロ秒とする) 。このように, 電子は通間的な停止と等加速度運動とを 多数回線り返すが, 等加速度運動している時間は常に一定値 7とする。このとき, 自由電子1個 が針金の一端から出革して他敵に達するまでの時間は。 / 7eV) である。 このような自由 電子の流れが電流であると考え, 針金内に単位体積当たり ヵ 個の自由電子があるとすると, 電流 の大きさは X 8である。また, 針金の抵抗値は / (7S) と表される。 ところで, 1個の自由電子が 1 回の非弾性衛突によって失うエネルギーは / 2の) である。このエネルギーは自由電子 1 個に対して時間 ごとに失われるのであるから, 単位時間 当たり, 針金の中の全自由電子が失うエネルギーは, SV*x / (2が) である。 これは, 単位時間当たりに発生するジュール熱に等しい。

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を6 色 、セ学 a 中で, 図のように 紙面に重相で手前から奥胡の方向の一本 語和 (下度大潮 主体の株 APOD を回 て電流を流し。 〔 前 ょさze こ Ps 人に失上に BSPE7SWSASDE waCO イヴ の 導体 らかに に ai 動くように接杉きせる。 回中 XBCY に足電巡基を拓 xy ョ をある高さに移動させると。 導体棒はその位置で准止した・ 0 導体 CD の人長き当たりの抵抗鋼)であり・ BC に 抗はでロとする。また。 XBCY は長方形を師つものとし・ の座擦および電気抵抗, 導体棒 XY の運動に す 5 4 して, Foxのし の会数) が この回牙に湊れでいる電流の大きさはしる|であり・ 尊びん また|回中に先生するジイ XY 人Wiしている人本からわずかに理しげて は振動る請この振動は 部上位置かうらわす: いこ の参入をばねの波動とみなすとき, ばね定 である また, この振動の周期は レ 1より上分小さいときは. |ロトッー ル鍵は ふな範囲の拓 (導体棒の長さ) @ (来生) よって発生する誘 導体株 XY 2 ] である- 記を秀かにはなすと。導価秩XY 昌振動と考えてま 動でちるならばぼ・ me%拓および間人 導人' XY と竹との接点 中電力は無失できるものと を填け。なち・ |zl (< は仁 近俊式を利用してよい< が秀止している高きは 当する値ほ

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