Physics
高中
こちらの問題についてです。答えは以下の通りなのですが(1)で問題文では電気素量は「−」がついているのに、解く際は「+1.6……」となっているのはなぜですか???
228. 電流と電子の速さ 断面積1.0×10m²のアルミニウムの導線に, 4.8Aの電流が
流れている。 アルミニウム 1m²あたりの自由電子の数を6.0×1028個, 電子の電荷を
-1.6×10-19Cとして,次の各問に答えよ。
(1) 導線の断面を1s間に通過する電子の数はいくらか。
(2) 電子が移動する平均の速さはいくらか。
ヒント (1) ある断面を1s間に通過する電気量が, 電流の大きさである。
解答 (1) 3.0×10個 (25.0×10m/s
指針 (1) 導線の断面を1s間に通過する電気量の大きさが、 電流の
大きさである。 電子が断面を1s間に N 個通過するとき, 電気素量をe
として, 通過した電気量は ex になる。 したがって, 電流I は, I=eN
と表される。 (2) 導線1m²あたりの電子の数をn, 電子の平均の速さ
をv, 断面積をSとすると, 電流I=eN=enuS の関係がある。
■解説 (1) 1s間に通過する電子の数をN個とすると, I = eNの関
係から, I = 4.8A, e = 1.6×10-19Cなので、
4.8
= 3.0×10個
e 1.6×10-19
(2) I = envS と I = eNの2つの関係式から,
I N
ens nS
3.0×1019
(6.0×1028)×(1.0×10-
I
N= =
v=
=
=
•=5.0×10m/s
(2) 電子の平均の速さ
を ” とすると, 1s間あ
たりに断面を通過する電
子の数は, 長さ 断面
積S の体積 vS中にある
nuS個である。
計算を簡単にするため,
(1) の結果を用いる。
解答
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