@50分あたりの例2の(2)でどちらが正の向きなのかの根拠が分かりません。
Aまたその回路方程式をたてるときに
抵抗には電流が流れていないからRIの項=0、という解釈でよいのでしょうか?
B(3)で発生したジュール熱の求め方もいまいち分かりません。
C前回電位のイメージがいまいち分からないと書きましたが、自分は何が分から
ないのか考えると次のような疑問に至りました。
(点電荷間や平行板コンデンサーでの)電位が電位と距離を使ってエネルギーとし
て求まるのは分かるのですが、回路中での電位が納得いかないです。さらに言う
と電池と抵抗のイメージが納得できません。実際に流れるのは電子(マイナス粒
子)ではないのでしょうか?電気的地形を考えるときは+粒子が動くと考えなけ
ればならないのでしょうか?
話がうまくまとまらないのですがとにかく電池の(電位をあげる)イメージと電場
のイメージが頭のなかでリンクしません。
@〜Cアドバイス宜しくお願いします(m_ _m)
(回答)
> @50分あたりの例2の(2)でどちらが正の向きなのかの根拠が分かりません。
回路方程式を立てるときの「起電力の正の向き」(赤でぐるっとまわしてある矢印)のことでしょうか?
「起電力の正の向き」は、どちら向きでもかまいません。力学で座標の正の向きをどちらに決めてもよいのと似ていますね。
> Aまたその回路方程式をたてるときに
> 抵抗には電流が流れていないからRIの項=0、という解釈でよいのでしょうか?
はい。十分時間がたったら、コンデンサー部分に電流が流れなくなるので、その結果、
抵抗にも電流が流れなくなります。
> B(3)で発生したジュール熱の求め方もいまいち分かりません。
この場合、電流が一定ではないので、
RI^2×時間 のように、直接、ジュール熱を計算することができません。
そこで、エネルギー保存則を使って、間接的に求めます。
(ジュール熱)=(スイッチを入れる前の静電エネルギーの和)
−(スイッチを入れた後の静電エネルギーの和)
静電エネルギーをスイッチを入れる前後で比較すると、減ってしまっているんです。
そのエネルギーはどこに言ったんだ??と見渡すと、犯人として抵抗以外には
考えられません。
「おまえか!!エネルギーを外に逃がしたのは!!!」
というわけで、減った分のエネルギーがジュール熱と等しくなっています。
> C前回電位のイメージがいまいち分からないと書きましたが、自分は何が分から
> ないのか考えると次のような疑問に至りました。
> (点電荷間や平行板コンデンサーでの)電位が電位と距離を使ってエネルギーとし
> て求まるのは分かるのですが、回路中での電位が納得いかないです。さらに言う
> と電池と抵抗のイメージが納得できません。実際に流れるのは電子(マイナス粒
> 子)ではないのでしょうか?電気的地形を考えるときは+粒子が動くと考えなけ
> ればならないのでしょうか?
実際には、電流の逆向きに負電荷である電子が移動するのですが、「負電荷」「逆向き」
というのが分かりにくいので、通常は、「正電荷」が電流と「同じ向き」に移動しているとみなします。
電池は、負極(低電位)から正極(高電位)へ正電荷を持ち上げる装置です。
下から上へ電荷を移動させるのですから、エネルギーが必要です。それを化学エネルギーなどで外から供給しています。
抵抗は、電流の上流から下流へ電位がRIだけ下がる部品です。
抵抗を通過すると、正電荷の持つ位置エネルギーが下がってしまいます。
その分は、ジュール熱として外へ放出されています。