物理学（電磁気学）

1. 物理学（電磁気学） 第８回　電流

2. 授業アンケートへのコメント • コンデンサーは何のために使われるのかが、高校の頃からよくわかっていないです。 • コンデンサーの電気をためる性質を利用して、蓄電装置として利用されることがあります。また、マイクとして利用されることもあります。 • （静電気の実験で）コップを持っていた右手のほうだけ痛かったので、これは何かあるのだろうか・・・。 • 面白い点に気付きましたね。自分で実験してみたところ、確かにそうなりました。接触している点が少ないと、大きな電流が流れるため、それが原因ではないかと推察します。

3. 授業アンケートへのコメント • 数式の文字を何とおいているかをはっきりさせて欲しい。 • わかりました。数式の文字については、今後わかりやすく説明するよう努力します。 • 答えを見るとただ代入しているだけに見えるが、自分でそれを見つけるのが難しい。慣れるまで努力しかなさそうだと思った。 • これは有意義な意見です。数式の意味を理解することで、数値を正しく代入できるようになると思います。

4. 復習（導体と絶縁体） 導体 絶縁体（不導体） 電気を伝えない 例：ガラス, プラスチック, 水など 抵抗率（κ-1[Ωm]）が大きい ガラス 109～16 エボナイト 1013～15 純水 105 キャリアをもたない • 電気を伝える 例：金属, 電解質溶液など • 抵抗率（κ-1[Ωm]）が小さい 鉄 1.0×10-7 銅 1.7×10-8 銀 1.6×10-8 • キャリアをもつ 例：自由電子、イオンなど

5. 電流 • 電流： • 　　導体中に電場が存在すると, キャリアは力を受け移動する － － － － －

6. 電流 • 電流の大きさ： • 導体のある断面を単位時間に通過する電荷. • 単位はアンペア[A] • 時間t[s]の間にQ[C]の電荷が通過したとき, 電流の強さI[A]は, • 電流の向き： • 正の電荷が流れる向き • 電流の向きと自由電子が流れる向きとは反対 • 電流は大きさと向きを持つ⇒電流はベクトル量

7. 練習問題 • 針金の中にある断面を1.0分間に12Cの電気量が通過したとき, 電流の強さは何Aか.

8. 微視的な視点から見た電流 • 電流が流れているときの電子の運動を詳しくみていく. • 導体の断面積：S[m2] • 自由電子の電荷：-e[C] • 自由電子の単位体積当たりの個数（数密度）n[個/m3] • 導体に電場をかけたときの電子の速さ：v[m/s] I － － － － － v -e － S － － n

9. 微視的な視点から見た電流 • 断面Sを時間t[s]の間に通過する自由電子の数を考える • 自由電子はt[s]間にvt[m]だけ導体中を進む. • ⇒ t[s]間にSを通過する電子は, 図の色つき円柱に含まれる電子. • その個数は, （数密度×円柱の体積）＝nSvt[個], • 総電荷Qは, （電子の電荷×電子の個数）＝-enSvt[C]. • ⇒電流の大きさは： － － － － － － S vt

10. 練習問題 • 断面積1.0mm2の同船に8.5Aの電流を流したとき, 自由電子が銅線内を正極に向かって移動する速さは何mm/sか. ただし,　電子の電荷を-1.6×10-19[C]とし, 体積1mm3の銅に含まれる自由電子の個数を8.5×1019個とする.