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物理 大学生・専門学校生・社会人

私立医学部の問題です 解説お願いします

[TI] 長さ 断面積きの一様な針金の両穫を電圧 の電池につないだとき, その回路において 成立する電流の大きさやジュールの法則に関して, 電子の運動の立場から 1 つの仮説を作ること を考える。論理的につじつまが合うよう, 下記の文章の | ] に簡した答えを記せ。 なお, 自 由電子1個の質基および電荷の大きさを, それぞれ mn およびeとする。また。 針金の形択は凡 と考える。 針金の内部には, 長さんの方向に/との電場が生じていると考え, 自由電子は長さ方向にしか 運動しないと仮定する。針金の中の自由電子は, その電場から力を受けて加速されるが, 針金を 構成している原子に非沸性衝突していったん停止し, 起ちに電場によって加速されるものと考え る (停止している時間をゼロ秒とする) 。このように, 電子は通間的な停止と等加速度運動とを 多数回線り返すが, 等加速度運動している時間は常に一定値 7とする。このとき, 自由電子1個 が針金の一端から出革して他敵に達するまでの時間は。 / 7eV) である。 このような自由 電子の流れが電流であると考え, 針金内に単位体積当たり ヵ 個の自由電子があるとすると, 電流 の大きさは X 8である。また, 針金の抵抗値は / (7S) と表される。 ところで, 1個の自由電子が 1 回の非弾性衛突によって失うエネルギーは / 2の) である。このエネルギーは自由電子 1 個に対して時間 ごとに失われるのであるから, 単位時間 当たり, 針金の中の全自由電子が失うエネルギーは, SV*x / (2が) である。 これは, 単位時間当たりに発生するジュール熱に等しい。

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電磁気がさっぱりです。 例えばガウスの法則に出てくるn(r)とか定義はわかってもどうやって式に落とし込むのかなどが分かりません。 [1]~[3]について一つ一つ教えて欲しいです。 よろしくお願いしますm(_ _)m

電 ij<) と電位 Cm) について、次の問いに等えよ 0 = びる のとき、ずx太0 となることを示せ。 / geoe-/ ダー eyの とすると、-9@ =記となることを示 これは頃分 / お = (E+ 太あ+ お) で策 義和 0 としたものである 6 還 ) =4 (ors asデキ2) (= (か) 4オチ0 は症数 ) が電荷のない Gaums の 時 満なしの波則を満たすように定数 c,4。c の値を定めよ。又、この電電を絢積分し、原点が基準の 居 1) を示めた ye の<g=6のとき、 Gy (が度 /() = 氏 (は電科密度の決元を持つ定数 較 中心還が 軸で半任の無限長円往内に1 記= ソ記本訪 は内からの下苑 ) で電対に分布している。次の問いに答えよ。 (0) 一概に、電位が内からの下訣だけに依る(8) となる) とき、Y%(の) となることを示せ。 (円革内 (到q ) の Polseon 方程示を解いて、 電位 @。() の一般解を求めよ (9) 時外 (> g ) の Polsson 誤式を角いて、電位 ゅwi(パ) の一般解を求めよ。 (帳面 (= ) が電位 (7) の基準、9() が中心軸 (表ー0 ) で有界、ず(R) が円柱表面で 傍重として、(2). (3) の 4 個の積分定数を特定し、 円柱内外の電位 @ (7.@we(f) を求めよ 1d EMIの0) df ] (5 (9 の電位の急配から、 円柱内外の電場 (7), 戸。x(7) を求めよ。 デニ(ァ,かる) である< 団 約で一人な磁東度 お= (g。,。有。) 中の鐘唱線『() = (z(0,9).0) (図の電送の向きが 4 の増加の向き で交差しないとする) を 滞る証芝介渡 7 に作用するカのモーメント ) について、次の問いに答え yu| お '、z(り, (9 は の" 級の関数で、z(ね) = z(ち), M(ね) = M(a) とす 1 る (上線なので)。又、記人ょ= 補っ= 空 を使ってよい るーー 29 キ | (0 ペクトルの外積と面本の関係を使い、閉曲線内の面積が 9 = = (5 放) できえ5れるこ とを示せ。 いい (1 開箇約の微小反線ペクトル dr を求めよ。 (?) 役小接線ペクトルに作用する Ampere の力 dが を求めよ。 (3) dF による原点まわりの力のモーメント dV を求めよ。 (9 (@) の緒果を? で積分 (n く1くね ) してカのモーメント を求めよ。 (⑮⑲) ず = (0.0.8) (3 は義直線内の面積) とすると、 =79 x 月 となることを確認せよ。 注 (0) は解答する必要はないが、正管すれば追加の評価をする。又、(5) の計算に利用してよい。

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