C16物理学2022 5.3.2.導体内部での自由電子の運動

水曜日, 9月 07, 2022

C16物理学 velocity of free electron 電流

t f B! P L


  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,

 他の導体内部の自由電子の運動を考えるモデルとしては,導体内で自由電子が運動するときに,自由電子は一定の抵抗力を受けるというものがあります.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。

 上に挙げた2つの両方とも,入試で問われる場合の定番です.問題文に合わせて解けるようになりましょう.また,テキストで説明したような v-t グラフを書かせる問題もよく出題されるので,自由電子の運動をイメージしながら解き進めるようにしてください.

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