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大学入試難問(物理㉛(回路と電流))

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 お久しぶりです。夏期講習等で、記事を更新できなくて申し訳ありませんでした。今回は物理、回路と電流の問題です。

今週の問題 物理(回路と電流)

<問題>

 長さl、断面積Sの一様な導線に電圧Vがかけられ、一定の電流が流れている。導体中の自由電子は、電荷-e、質量m、単位体積中にn個存在し、その速度はvで、一定の速さで運動すると仮定する。簡単のため、電子は電界と平行に運動するとする。

(1)速度vに対する抵抗力はkvで表せるとする。(kは定数)このとき、電子1個に関しての力のつり合いの式から、vを求めよ。

(2)導体を流れる電流Iの大きさを求めよ。

(3)(2)の結果とオーム法則より抵抗Rと抵抗率ρを求めよ。

(4)電界が導体の全自由電子に単位時間当たりに行う仕事(仕事率)を求めよ。

<ヒント>

(1)電界Eの中で電荷qが受ける力はf=qE(Eは電界)、また、抵抗力はkv。

(2)電流の定義は、ある断面を単位時間に通過する電気量。[A]=[C/s]

(4)電界が1個の電子に行う仕事率はeEv(仕事は力と変位の内積)なので、そこから考えよう。


 

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