下の問題の(5)の答えの求め方の式が解答のようなになる理由を教えてください ジュール熱の法則の公式は

下の問題の(5)の答えの求め方の式が解答のようなになる理由を教えてください
ジュール熱の法則の公式はQ＝IVtなどの他にもあるんですか？

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2025/01/16 20:00

＞下の問題の(5)の答えの求め方の式が解答のようなになる理由を教えてください

導体の中を移動する電子の持つ運動エネルギーが、イオンと衝突して「停止」することにより失われ、それが「熱エネルギー」に変わるのが「ジュール熱」です。

１個の電子が１回の衝突で失う運動エネルギーが
　(1/2)m(vmax)^2
で、それが「t0 秒ごと」に衝突するので「１秒間に (1/to) 回」、電子の総数は「ｎSℓ」です。
なので、導体の中で、１秒間に発生する熱エネルギーがそこに書かれた式です。

その式に (3) で求めた I = ～ を使えば
　= VI
になりますよ。

＞ジュール熱の法則の公式はQ＝IVtなどの他にもあるんですか？

「単位時間」に発生するジュール熱ですから、t=1 [s] ですよ。
電子の失う運動エネルギーが「熱」に変わることから計算すると、その「ジュール熱の法則の公式」が求まるということです。

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2025/01/15 09:57

うーん、写真がボケてて判読困難だけど

オームの法則を説明するための理論モデルは
ドルーデモデルが有名。
この問題はその劣化版のパチンコ台モデルに見えますね。

パチンコ台モデルは素直に解くとオームの法則を
導けないんだけど、 電子の衝突時間間隔(速度リセット時間) を
電圧や 電子速度とは無関係とすれば正しい結論が得られます。
＃単純に考えれば衝突時間間隔は速度が大きいほど小さくなります
＃が実際にはそうはならない。

電子のミクロな速度と電子のマクロな速度(ドリフト速度)
の区別をきちんと理解してモデルの計算を展開しないと
いけないので、結構ややこしいです。ひょっとすると高校では
パチンコ台モデルでお茶を濁しているのかもしれませんね。
教科書には解説は無かったですか？
問題に出すからにはどこかに解説があるはずですが
どんな解説になっているか興味深いです。

「ドルーデモデル」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%89%E3%83%AB …

「オームの法則」
パチンコ台モデルの欠陥と、その修正が載ってます。
理解するのは結構骨ですが得るところは大きいと思います。
ジュール熱の解説もあります。
http://fnorio.com/0048Ohm's_law1/Ohm's_law1.htm