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物理 高校生

物理 (2)(ウ)についてです。 なぜ電場からの静電気力はーeEではなくeEなのでしょうか。

6 オームの法則と抵抗率■ 次の文中の せよ。 断面積 S[m²],長さl [m] の金属導体中の自由電子の運動モデルより,導体の電気抵 抗について考えよう。 電子が金属中を一定の速さ [m/s] で動き,電流I [A] が流れているとする。この 金属の単位体積中の自由電子の数をn [1/m²〕,電子の電気量を -e [C]として、電 流I[A] を表すと, I ア となる。 イ〔V/m]の電場が生じる。 (2)金属の両端に電圧 V [V]を加えると,金属導体内部にレイ [V/m] の電場が生じる。 金属内の自由電子はこの電場から力を受けながら移動するが, 熱振動している金属 の陽イオンと衝突してその運動を妨げられる。 つまり, 陽イオンは電子の流れに 抗力を及ぼす。この抵抗力の大きさは電子の流れの速さに比例すると仮定し、 [N] で表す (k は比例定数)。 電子は電場から受ける力と抵抗力がつりあって等速 線運動しているとすると,vであり、(ア),(ウ)よりI=土が得られる。 (3)(2)で得られた電流I[A]と電圧 V [V]の関係式より,金属の電気抵抗 R [Ω] および 抵抗率p[Ω・m] は,それぞれ R=オおよびρ=カで表される。 は,それぞれR=オ (4) 金属の温度 T [°C] における抵抗率 [m] は, 0℃における抵抗率を po [Ω・m]. 温度係数をα[1/K] とすると,=ox(キで表される。 考察した金属導体に電圧 V [V] を加えて電流I [A] が流れるとき, t[s] 間 に発生するジュール熱はク [J] で与えられる。 これは, 自由電子の運動モデル より説明できる。すなわち, 導体中の1個の自由電子には負極側から正極側へ静電 気力 がはたらき, t[s]間でその力の向きにコ [m]だけ移動するの [N] で,この電子は(ケ)×(コ)の大きさの仕事をされる。 導体中の自由電子の総数は サだから,ジュール熱 Q [J] は全自由電子がされる仕事の大きさとして Q=(ケ)×(コ)×(サ)となり, t[s] 間に発生するジュール熱ク [J]に等しい。

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理科 中学生

②なぜ、イとエではなくアとエなのですか?

(2) コイルに検流計をつなぎ、図3のように,棒磁石のN極をコイルに近づけたり遠ざけたりしたときの 検流計の指針の振れ方を記録した。 次に、 図3の棒磁石の上下を入れかえて, 棒磁石のS極をコイルに 近づけたり遠ざけたりしたときの検流計の指針の振れ方を記録した。 最後に、図4のように,棒磁石を 動かさずに, コイルを棒磁石のN極に下から近づけたときの検流計の指針の振れ方を記録した。 図 3 棒磁石 コイル 検流計 図 4 次の文章は,この実験の結果についてまとめたものである。(ア)に適する言葉を書きなさい。 また,(イ),(ウ)に適する言葉の組み合わせとして正しいものを,下のア~エから1つ選び, 記号を書きなさい。 コイルの中の磁界が変化すると, その変化に応じた電圧が生じて, コイルに電流が流れる。こ のような現象を(ア)という。このとき流れる電流はコイルの巻き数が ( イ )ほど大きく なる。 また, 磁石を(ウ) 動かすほど電流は大きくなる。 アイ多い ウ ゆっくり イイ多い ウイ 少ない ウ ゆっくり ウ 速く I ①少ない ウ 速く 下線部のとき,検流計の指針が右に振れた。 次のア~エから, 検流計の指針が右に振れる操作をす べて選び, 記号を書きなさい。 ア棒磁石のN極をコイルに上から近づけていく。 イ棒磁石のN極をコイルの上から遠ざけていく。 ウ棒磁石のS極をコイルに上から近づけていく。 エ棒磁石のS極をコイルの上から遠ざけていく。

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