dQ ｉ≡ ――― dS dt §２．定常電流２－１電流電流と電流密度電流: ～ e n dV ＝ ―――― 電荷の流れ dS dt 向き；正電荷の流れる向き e n (dS vdt) ＝ ――――-―― 強さ；断面を単位時間に通過する電荷量 I 単位；Ａ（アンペア）Ｃ１Ａ＝１―― ｓ電流密度：～ dS dt ｉ＝ｅｎｖ広がりのある場合「単位断面積を単位時間に，垂直に通過する電荷の量」向き；正電荷の流れる向き大きさ；ｉ I I Ｉｉ≡ ―― Ｓ２－３オームの法則断面一定の導線の場合；（１）オームの法則導線上の２点Ａ，Ｂ間に電位差流れる電流は，向き：高電位から低電位へ強さ：電位差Ｖ＝(Ａ)―(Ｂ) 比例係数 → に比例１／ＲＩ＝（１／Ｒ）ＶＲ＝ρ（Ｌ／Ｓ）Ｌ：長さ，Ｓ：断面積 ⇔ Ｖ＝ＲＩ～オームの法則 (3.1) (3.2) ρ: (電気)抵抗率～物質固有（長さ，形によらない） σ＝１／ρ：電気伝導率Ｒ：電気抵抗 or 抵抗すると，Ｉ＝ｉＳ，Ｖ＝ＥＬをＩ＝Ｖ／Ｒに代入抵抗の単位：Ω(オーム) １Ω ＝１Ｖ／ＡｉＳ＝(１/ρ)(Ｓ/Ｌ)・ＥＬ＝σ(Ｓ/Ｌ)・ＥＬ ∴ ｉ＝σＥ～オームの法則 (3.3) ジュール熱；（３）ジュールの法則電荷ｑが，電位(A)の場所から電位(B)の場所に移動するとき，電荷が外部にする仕事Ｗは抵抗体に電流が流れるとき，電流がする仕事(エネルギー) → 格子原子に振動エネルギーとして供給しているＷ＝ｑ｛(A)―(B)｝単位時間にする仕事の割合；仕事率ＰｄＷ～ジュール熱Ｑ＝ＲＩ 2 Ｐ＝―― ＝ ――｛(A)―(B)｝ｄｔｄｔ＝Ｒ･Ｉ2 ＝Ｖ2／Ｒ熱エネルギー電流による発熱：ｄｑ＝Ｉ・Ｖ → (3.11) (3.12) → 「ジュールの法則」単位時間あたりの発熱量Ｑ＝ＲＩ2＝Ｖ2／Ｒ＝IＶ１＝――――― ＲＩ2 ４．１８６Ｐの単位：Ｗ（ワット）１Ｗ＝１Ｊ／ｓ＝Ｖ2／Ｒ１（Ｊ）＝４.１８６-1 （Ｊ）（ｃａｌ）（ｃａｌ）または電流がする仕事率：電力（Ｗ：ワット）４.１８６（Ｊ）＝１（ｃａｌ）電流がする仕事量：電力量（Ｗｈ：ワット時）２２－４抵抗抗の接続続２－５起電力とキルヒホッフの法則直直列接続続（１）起電力高電位から低電位へ電荷の流れ → 高電位側の正電荷が不足，電流は継続しない → 起電力：emf 電流を継続する能力起電力を持つもの → 電源並並列接続続電源のエネルギー源；化学(反応)エネルギー（電池，etc.）力学的エネルギー（水力発電所）光のエネルギー（太陽電池）練習問題：電圧 10Ｖに充電された 104μＦのコンデンサーがある．1ｍＡの電流をどのくらいの時間流せるか？起電力emf の単位：Ｖ（２）キキルヒホッフフの法則則第２法則第則：「回回路網中の任任意の閉閉じた経経路にに沿っててとったた電電流と抵抵抗のの積の和和(電位位降下)は，そその経路路にに含まれれる起起電力のの和に等等しいい．」回回路網源，抵抗抗）がああるとき，（電源第第１法則則：「ひひとつのの分岐岐点に流流れ込むむ電流流の総和和と，流流れれ出す電電流のの総和ととは等しい．」流れれ込む電流 → 正流れれ出す電流 → 負 ΣIiＲi＝Σ ΣＶk 流と起起電力のの向き電流 → 経路のの向きとと同じなら正正経路のの向きとと逆なら負 Σ Ii ＝０「任任意のの閉じたた回路にに沿って一周周するととき，電源おおよび抵抵抗によよる電位位の上上昇を正正，電位位の下下降を負負の量でで表すとと，電位位差のの総和はは常に０になる．」 ΣIiＲi＋ΣＶk＝００練習問題練題：図図の回回路に流流れる電電流 I1，I2，II3 を求求めよ．内部抵抗（電源の）現実の電源＝理想的電源＋内部抵抗 I r Ｖout R emf 電源電圧：Ｖout＝emf－ｒI 電源が外部にする仕事はＷout＝Ｖout･I ＝emf･I －ｒI2 Ｒ → ∞ のとき，Ｉ → ０Ｖout＝emf ～開回路電圧（例）乾電池 → 鉛蓄電池内部抵抗大 → 〃小 → 安全 → 危険（問題 35 も参参照のこと．）