困ってます！留年する～！！（＞ｏ＜）

もともと文系の私には物理は難しいです！！
このテストができなきゃ単位足りなくて留年しそう。。。
ごめんなさい！誰か助けてください！
簡単な問題なのかもしれませんが、ちんぷんかんぷんなのです。(×＿×）

(1)電池を室温よりも冷蔵庫で保存するほうが、性能が劣化しにくいのは何故か。
(2)オームの法則が成立する導体において、そのサイズをどんどん小さくしていくとオームの法則が成り立たなくなると考えられる。その理由を答えよ。
(3)電流と電圧(電位差）との関係であるオームの法則を、オームの法則に従っている場合と従っていない場合を図示せよ。

どう答えてよいのかまったくわかりません！
バカです。私。
ごめんなさい！急いでます！誰か教えてください！！！

No.1 回答者： ryuiti 回答日時： 2002/02/19 17:44

（１）電池は導線などに接続されていなくても、自然放電をしています。

自然放電を加速するには電子を受け取る物（水蒸気など）が電池の回りにたくさんあればいいのです。そのことによって電池内部では科学反応を起しています。この科学反応を加速するには温度を上げてやればいいのです。
つまり、以上の理由の逆を考えれば冷蔵庫や冷凍庫に保存するほうが電池の劣化を防ぐことになるのです。
（２）オームの法則が成り立っている導体の場合、その抵抗は断面積に反比例して、長さに比例して増加します。
しかし、この断面積が極細にまで狭められると仮定した場合、電子流が砂時計の首のように詰まってしまい、法則のようにはいかなくなります。断面積が電子の大きさより小さくなったとした場合、導体であっても電流はながれなくなります。（理論的に）
実際、高集積回路ではしばしば問題になっています。
（３）は（１）と（２）を漫画にすればいいのでしょうね。これはご自分でどうぞ。

No.2 回答者： GSK 回答日時： 2002/02/19 17:46

回答レベルがどのレベル（高校・専門・大学）がわからない？？？

でも
(1)室温より冷蔵庫の方が温度が低く、化学反応の進行スピードが遅い為
　　室温より消耗しにくいから・・・

No.3 回答者： chukanshi 回答日時： 2002/02/19 23:49

（１）電池が電流を流せるのは、化学反応によるものであり、化学反応は、一般に温度が低いほうが遅い。

電池は自然放電しているので、化学反応しており、その反応も、温度が低いほうが、進行しにくいから。

（２）導体もどんどん小さくしていくと、原子の集まりになる。オームの法則、（ここでは一般に抵抗と考える）は、電子と原子の衝突によるものと考えられるから、原子より小さくなったら、少なくともオームの法則は絶対に成り立たない。

（３）
オームの法則が成り立つ場合。原点を通る斜めの直線。
I
|
|
|
| （成り立つ）　　（成り立たない）
|　　　／ 　　　／
| 　／　　　　／
|／　　　　／
------------------------V
0

オームの法則が成り立たない場合。
いろいろ考えられるが、原点を通らない線。

No.4 回答者： physicist_naka 回答日時： 2002/02/20 23:43

答になってませんが・・・

（２）ですが、虚心坦懐に文章を読むと、いわゆる「メゾスコピック系」といわれる分野になるような気がします。しかし、はて、そんな効果あったっけ、と思っています。また、文系の人に「メゾスコピック系」を教えるのは難しすぎはしないかと思ったりもします。で、ひょっとしてこれは単に線を細くすると、ジュール発熱で線の温度が上がって線の電気抵抗が変わるからというのが答えだったりするのかな？これだとしかしあまりにつまらない答えだしなー。

No.1のryuitiさんの(2)の答えですが、高集積回路で問題になっているそうですので大変興味深いです。ただ、電子の大きさはたぶん理論的には無限小で扱われているし、実験的にも大きさは観測できないほど小さいと思うのですが。文系の人ですのでそれにあわせた説明をしたのかもしれません。ryuitiさんの言いたいのは、たぶん、線が細くなると、幅の（高さの）方向の電子の定在波（量子力学では波として扱われます。）を立てるのに大きなエネルギーを要するようになって（サイズが小さいと波長が短くなりますね。）、電子が流れなくなるということかな？そこでそのエネルギーを超えられるだけの電圧をかけてやってはじめて、電流が流れると。
これだと確かにオームの法則は破れますね。

この回答へのお礼

みなさん！ほんとうにありがとうございました！
なんとかテスト乗り切ることができました。
物理は難しいですね。私はまだ楽しむことはできなそうです。（＾＾；
本当にありがとうございました！
感謝です！

お礼日時：2002/02/21 16:21