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オームの法則の導出で

オームの法則の導出で
電子はeEの力を受け加速し、陽イオンとぶつかり
これが繰り返し行われるんですよね?

そもそもの話
電子が受ける電場Eって
人工的にかけているのか、電荷による電場なのか、
もし電荷による電場なら基準は何なのか
教えてください お願いします🤲

投稿日時 - 2018-05-28 21:51:23

QNo.9502948

困ってます

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回答(4)

ANo.4

電場を積分したものが電位なので、どちらが先ということはありません。
どちらが考えやすいかというだけのことです。

> 電子が受ける電場Eって、人工的にかけているのか、電荷による電場なのか、

外から人工的にかけている電場です。

投稿日時 - 2018-06-03 19:46:01

ANo.3

 あなたの思っているように電場→電位の順です。電場が先にあります。電位は電場を数学的に便利に扱うための便利手段です。ただ実用的にも電場より電位の方が測定しやすいので、電位差により電場が生じたという言い方も良くしますよね。なぜ測りやすいかというと、クーロンの法則があるからです(^^;)。電池を導線につなげば、電池両極の化学ポテンシャル(?)の差により(この辺はよく知りません(^^))、導線には導線の長さ方向にほぼ一様な電場がかかります。

 以下は古典的描像です。

 金属の最外殻電子は、金属原子の最外殻電子軌道が触れ合っている時に、ある原子から隣の原子の最外殻電子軌道へ乗り換える事ができます。これが自由電子です。電子軌道の乗り換えは常時行われていますが、電場がなければランダムに方向性はなく、電流が流れているようには見えません。

 電場があると電場に沿った電気力を電子は受けるので、乗り換えに方向性ができます。これが電流ですが、常に原子核の電気力に束縛されつつの乗り換えです。

 これを空間的にならして考えたのが、電場によって加速する電子が何か(←あくまで何か(^^;))と衝突して定速度になるというモデルです。
 衝突による運動量損失は、原子核の束縛効果に相当します。そうするとその束縛(衝突)密度は、導体中で一様だろうという事にとりあえずなり、簡単な考察から、加速する電子群の運動量損失はその速度に比例するという結論になります。
 衝突による運動量損失が、電場による運動量供給に等しくなった時が速度増加の頭打ちです。その定速度を計算してみると、オームの法則の形そのものが出てきます(^^)。そして電子の電荷×速度=電流ですから、それは電流の法則だとみなされます。
 検証として定速度に達するまでの時間も見積もると「ほぼ一瞬」です。なので普通は「これで良いんじゃねっ?」ってなります(^^;)。

投稿日時 - 2018-05-31 14:12:40

ANo.2

基本的に考え方が違うようです。
電子が陽イオンとぶつかりったら吸収されてイオンでなくなるだけ。
オームの法則は通常導体に関して使われるので、加速するのではなく自由電子が隣に次々と移動するだけで電子の移動速度はものすごく遅い。
真空管等で真空中で電子が流れる場合は加速する。

投稿日時 - 2018-05-29 08:16:27

ANo.1

>陽イオンとぶつかり

これは間違いです。

>電子が受ける電場Eって

電位勾配のことです。電池や交流発電機などの電圧源による電位差により生じます。

>人工的にかけているのか、

そうです。外部から接続した電圧源(電池など)です。

>電荷による電場なのか、
>もし電荷による電場なら基準は何なのか

的外れですね。電荷による電場だったら, 電流は連続的に流せません。

投稿日時 - 2018-05-28 23:09:54

補足

御回答ありがとうございます!

電場って電源の電位差から生じるんですか‼︎
電場があって電位という概念が生まれるのだと思っていました。
化学の方で電池について習ったんですが、電位差が生じるのは両極の電荷の電場によってポテンシャル差が生じるというのは間違いですか?
電場から電位が生じるのか
電位から電場が生じるのかよくわかりません…

投稿日時 - 2018-05-29 10:28:18

お礼

御回答ありがとうございます!

電場って電源の電位差から生じるんですか‼︎
電場があって電位という概念が生まれるのだと思っていました。
化学の方で電池について習ったんですが、電位差が生じるのは両極の電荷の電場によってポテンシャル差が生じるというのは間違いですか?
電場から電位が生じるのか
電位から電場が生じるのかよくわかりません…

投稿日時 - 2018-05-29 10:24:48

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