導線の中には自由電子がぎっしり詰まっていて、電圧をかけると全体がじわじわと一方向に流れ出します。電球がスイッチ ON で瞬時に点灯するのは「電場が光速に近い速さで伝わる」からで、電子 1 個 1 個の移動(ドリフト)は実はものすごく遅い(数 mm/s 以下)のです。
与えられているのは、電流 \(I\)、導線の断面積 \(S\)、単位体積あたりの自由電子数 \(n\)、電気素量 \(e\) の 4 つ。これらを組み合わせて「電子 1 個の平均的な移動速度 \(v\)」を求めます。
自由電子のドリフト速度 \(v\)〔m/s〕。答えは非常に小さな値(\(10^{-4}\) m/s くらい)になるはず。
指数の符号ミスがよくある。\(10^{-19}\) や \(10^{-6}\) のマイナスを見落とさないこと。また、電気信号の伝搬速度(光速)と電子のドリフト速度(mm/s 単位)を混同しないように。スイッチ ON で電球が瞬時につくのは、信号(電場)の話。