物理の動体、不導体と電流の問題です。 断面積 0.5 ㎟ の銅線に 0.8 A の電流が流れている．

物理の動体、不導体と電流の問題です。
断面積 0.5 ㎟ の銅線に 0.8 A の電流が流れている．
このとき，電流中の電子の速さとして最も適当なものを選べ。
ただし，電子の電荷を –1.6 x 10^-19 C とし，
銅線中の単位体積 (1 ㎥) あたりの
自由電子の数を 1.0 x 10 ^29 個とする．

1. 1 x 10^-5 (m/s)
2. 1 x 10^-4 (m/s)
3. 1 x 10^-3 (m/s)
4. 1 x 10^3 (m/s)
5. 1 x 10^4 (m/s)
6. 1 x 10^5 (m/s)

という問題です。
よろしくお願いします。

No.2 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/12/09 19:46

断面積0.5 mm^2 で長さ 1mの直方体の体積は

{0.5×10^(-6)×1=0.5×10^(-6)
この中に含まれる電荷と電子の個数は
個数=0.5×10^(-6)×1×10^29=0.5×10^23
電荷=0.5×10^23×1.6×10^(-19)=8×10^3 C

つまり、電荷が1秒間に1m動くと8000 C の電荷が流れる、つまり8000Aの
電流になるので
速度は1万分の－だから 答えは２．

蛇足だけど、これは個々の電子の速度のベクトル的な平均(ドリフト速度)で
個々の電子の瞬間の速度は光速の0.5%とかになるので注意。
電子は物凄い速度で跳ね回ってます。

この回答へのお礼

詳しい解説ありがとうございました。とてもよく分かりました。

お礼日時：2019/12/12 17:18

No.3 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2019/12/09 19:58

答は２番

I=qvna

I：電流[A]
q：電子一個の電荷[C]
v：電子の平均速度 [m/s]
n：単位体積[m³]に入っている電子の数
a：導線の断面積[m²]

電子の電荷は、マイナスじゃ無く1.6×10⁻¹⁹クーロン。

値を代入すると0.8=1.6×10⁻¹⁹･v･1.0×10²⁹･0.5×10⁻⁶

v=0.8/(1.6×10⁻¹⁹･1.0×10²⁹･0.5×10⁻⁶)

=0.8/(0.8×10⁴)

＝10⁻⁴[m/s]

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2019/12/09 19:08

導体中に於ける電子の移動速度は、最大でもcmのオーダーと言われています。

導体か不導体かの違いは、その速度ではなく、その量です。
なお、電気の伝搬速度は、光速×速度係数で表されるのが一般的で、
その係数は0.6～0.8が多いようです。
電子の移動速度と電気の伝搬速度は意味が違います。
水面波(津波なども)の伝搬速度と水の移動速度が違うのと同じです。
該当する数値が見当たりません…