CHIKAMI's Blog

 　陽イオンの熱振動によって自由電子の運動が妨げられ，平均の速さ$\overline v$が小さくなるので，$I=en\overline v S$より電流は小さくなります。 　 　非オーム抵抗を含む回路の電圧や電流の求め方は，「 5.4.8.非オーム抵抗の接続 」で説明しています。  　詳細は「『高校生のための物理学』5.3.4.電気抵抗の温度変化」を参照してください。 #高校物理 #抵抗 #非オーム抵抗 #非直線抵抗

  オームの法則$V=\rho \frac{L}{S}I$は，導体の電場の強さを$E$とすると$V=EL$より， $I=\frac{1}{\rho}ES$と変形できます。ここで単位面積当たりの電流を表す 電流密度 という量$ i$ を用いると，$ i=\frac{I}{S}=\frac{1}{\rho}E$。本来，電流密度$\bf i$と電場$\bf E$は共にベクトルなので，${\bf i }=\frac{1}{\rho}\bf E$と表されます。 　$\frac{1}{\rho}$は電流の流れやすさを表す量なので， 電気伝導度 $\sigma$で表します。電気伝導度$\sigma$を用いた$i=\sigma E$がオームの法則のもう１つの表現です。 　詳細は「『高校生のための物理学』5.3.3.オームの法則」を参照してください。 #高校物理 #オームの法則

　気体分子のようにランダムに運動している自由電子が，ある確率で陽イオンに衝突することにより運動が妨げられると考えて，電子の平均の速さを導出しました．このモデルをドルーデモデルといいます， 　他にも，導体内で自由電子が運動するときに，自由電子が電場から受ける力と，自由電子にはたらく速さに比例した抵抗力がつりあっているので，自由電子は導体内を一定の速さ移動すると仮定して平均の速さを求める方法があります。このとき自由電子にはたらく力のつりあいは，電気素量を$e$ ，電場の強さを$E$ ，比例定数を$k$ ，電子の平均の速さを $\overline v$ として， $eE−k\overline v=0$ と表されます。このつりあいの式より，$\overline v=\frac{eE}{k}$ が得られます。 　詳細は「『高校生のための物理学』5.3.2.導体内部での自由電子の運動」を参照してください。 #高校物理 #電流 #ドルーデモデル

　電流の定義を表す$I=\frac{\Delta q}{\Delta t}$は重要です。この定義は微分の形$I=\frac{dq}{dt}$になっていることに注目しましょう。 　$I=en\overline v S$を導出するときは，自由電子が運動していると考えずに，自由電子がつまった空間が一定の速さ$\overline v$で押し出される様子を想像すると，分かりやすいかもしれません． 　詳細は「 『高校生のための物理学』5.3.1.電流 」を参照してください。 #高校物理 #電流

　回路の接続点を変えて，あらかじめ充電してあったコンデンサーで他のコンデンサーを充電したり，並列接続を直列接続に変えたりする問題を解くときは，電荷の移動やコンデンサーの極板の電位に注目して考えるようにしてください．特に，電荷の移動を考えるときは電気量保存則に注意しましょう． 　詳細は「 『高校生のための物理学』5.2.12.コンデンサーの接続 」を参照してください． #高校物理 #コンデンサー #電気回路

　コンデンサーの極板間にはたらく力は，電場から受ける力$F=qE$となりそうですが，動画で示したように半分の大きさになります． 計算方法だけではなく，定性的にも理解するようにしましょう． 　コンデンサーの極板間にはたらく力を計算するためには，外部から保存力（クーロン力）に逆らってした仕事は，蓄えられるエネルギーになるという，仕事とエネルギーの関係を理解しておく必要があります．仕事とエネルギーの関係について曖昧な人は，しっかり復習をしましょう． 　詳細は「 『高校生のための物理学』5.2.11.コンデンサーの極板間にはたらく力 」を参照してください． #高校物理 #コンデンサー #極板間にはたらく力

 　動画が一通りできたので，一旦動画の新規公開は中断します． 　今後は，授業ノートを改訂して，随時公開します．また，公開に合わせて高校２年生を対象とした学び直し講座を開講します．動画と授業ノートを組み合わせて，ｗｅｂ上で授業をしたいと考えています．ある程度方向性が見えてきたら報告します．