問題123 電流

解説

直感的理解
電流 \(I\) は単位時間あたりに断面を通過する電気量です。\(Q = It\) の関係を使い、電気量や電子の個数を求めます。

電流 \(I\)〔A〕が \(t\)〔s〕の間に断面を通過させる電気量 \(Q\)〔C〕は:

$$Q = It$$

通過する電子の個数 \(n\) は:

$$n = \frac{Q}{e}$$

ここで \(e = 1.6 \times 10^{-19}\) C(電気素量)です。

具体的な計算:

電流 \(I\) はオームの法則で求めます。

与えられた条件:電圧 \(V = 6.0\) V、抵抗 \(R = 3.0\) \(\Omega\)

$$I = \frac{V}{R} = \frac{6.0}{3.0} = 2.0 \text{ A}$$

1分間(\(t = 60\) s)に流れる電気量:

$$Q = It = 2.0 \times 60 = 120 \text{ C}$$

1分間に流れる電気量は 120 C/min です。

答え: \(I = 2.0\) A、120 C/min
補足:電流の単位と電気量

1 A = 1 C/s です。つまり 1 A の電流が 1 秒間流れると 1 C の電荷が移動します。

1分間では \(Q = 1.0 \times 60 = 60\) C、2 A なら \(Q = 2.0 \times 60 = 120\) C です。

Point

電流 \(I = Q/t\)。1 A は毎秒1 Cの電気量が流れる電流。電子1個の電気量は \(e = 1.6 \times 10^{-19}\) C。