解決済み

電流が流れている時導線内が等電位とみなせるのは、導線の抵抗が微小でV=RIから Vも微小と見做せるからでしょうか?

この場合電流はどうなりますか?

ベストアンサー

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その通りです。導線の抵抗は 00 とみなすため、電圧降下はありません。

電圧降下という考え方を理解すると、キルヒホッフの法則がより理解しやすくなると思います。

電圧降下とは、抵抗などに電流が流れるとその方向に電位が下がることです。電池はで電位を上げるはたらきをしますね。

閉回路 11 周での電圧降下が 00 であるというのが、キルヒホッフの法則の電圧則です。

オームの法則も便利なのですが、キルヒホッフの法則の方が汎用性が高いですね。

返信(6件)

I=e²n/k・S/d・V

I電流の大きさ、e電気素量、n単位体積あたりの電子の数、S抵抗の断面積、d抵抗の長さ、V抵抗の両端の電位差

で考えた時導線の電流はどのように定義されますか?導線の抵抗率(e²n/kの逆数)が小さいことはわかるんですけど、そう考えると電流はなんでもいいってことになっちゃいませんか?

補足

回答ありがとうございます、確かに問題を解く時はキルヒホッフの法則便利ですね

まず、その式は正しい式です。そして、電流は(直列を考えるならば)同じ大きさであり、小さくも大きくもなっていません。抵抗が小さいということは R=ρdSR=\rho\dfrac{d}{S} が小さいので、その逆数は大きくなり、逆に電位差は小さくなります。



本質的な話をします。電流の定義は「単位時間あたりの電荷の変化量」です。

I=dQdtI=\dfrac{dQ}{dt}

が微分で書いた電流の定義であり、これを高校物理に落とし込むと「単位時間あたりに断面を通過する電荷」、つまり

I=envSI=envS

となります。e,n,v,Se,n,v,S はそれぞれ電気素量、電子の密度、電子の速さ、抵抗の断面積ですね。


ここで言いたいことは、電圧(=電位差)や抵抗から電流は定義されないということです。

抵抗を流れる電流、抵抗の両端の電位差、抵抗の大きさの間に関係性を見いだしたのがオームの法則であり、これを閉回路に拡張して考えたのがキルヒホッフの法則である捉えれば理解できるのではないでしょうか。

確かに電流はオームの法則で定義されているわけではないですね!直流回路での電流の大きさが同じということは抵抗中の電荷と導線中の電荷は速さが違うということになりますか?

(I=envsでSとnは物質ごとに決まっていてeは定数だから)

また直流回路中での電流が一定というのは原理ですか?

直流ではなく直列です。直流は向きや大きさが変わらないという意味であり、直列は枝分かれしない接続のことです。

また、電流の大きさは同じですし、電子の速さも同じです。


異なるのは抵抗の大きさです。

導線は無視できるほど抵抗が小さいので、電圧降下も無視できるほど小さいのです。

直流ではなく、直列ですね打ち間違えました。電子の速さも電流の大きさも一定ということはSとnの積は一定ですか?

何度も申し訳ないです…

失礼いたしました。先ほどの返信に誤りがありました。

電流は同じでも電子の速さは異なります。

断面積が大きければ速さは小さくなりますね。

質問者からのお礼コメント

質問者からのお礼コメント

丁寧に教えていただいたおかげで疑問が解消されました!ありがとうございます🙏

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