[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。
