先日質問したのですが、誰か分からないでしょうか？

質問

(1)導線を流れる電流I[A]と導線の両端の電圧V[V]は比例する。
この理由を、導体中の自由電子の運動の観点から、高校の物理を習ってない
者にもわかるように説明せよ。

(2)気体分子運動の観点からは、気体の圧力Pは、気体分子の速度Vを用いて

　　P＝Nｍ<V2乗>/3V　　　　　　　と表される。
ここでNは分子数、ｍは分子の質量、Vは気体の体積、また<>は平均を表す。
この関係式を、高校の物理を習ってない者にもわかるように導き出せよ。
運動量や力積の概念も、必要に応じて説明せよ。

という問題二つです。宜しくお願いします。

回答No.3

ikkyu3 · ベストアンサー

（１）のみ回答します。
高校時代は、はるかに彼方で記憶は朧です。
導体を流れる電流Ｉとその両端の電圧Ｖと電気抵抗Ｒのとき、
Ｖ＝ＲＩ
となると教わっただけと思います。
今は知りませんが、全く自由電子の運動のことは、触れられていなかったと思いました。

＞導体中の自由電子の運動の観点
ということですから、自由電子になって導線内に入れれば一番良いのでしょうが、なれませんから、そのつもりでということになります。
導線というので一応金属導体を考えます。
金属は、規則正しく並んでいる結晶体です。
それは、金属原子が規則正しく結合しているからです。
この金属原子を結合させているのが、それぞれの原子に属する電子です。
電子は、どれも同じですので金属内を自由に動けるので自由電子と呼ばれます。
この自由電子が金属内を移動する時、沢山の金属原子と接近遭遇するので力を及ぼし合います。
これが電子の移動に対する抵抗となります。
電流を増減するとき、この抵抗の効果で金属導線の両端の電圧も比例して増減することになります。
どうしてかと言われると更に詳細を見なければなりませんが、つまり問題は、このようにして答えるのではないかと思いました。

ｈｍ0611さんは、なぜ、こんな難しい問題をやらなければならないはめに陥ったのでしょうか。
高校の物理は、ともかくも、当然、前提になる原子とか電子とかの物理の勉強が必要に違いないのに。

回答No.2

totoro99

色々と言われている様ですが、それはともかくとしてせめて自分が考えなくちゃいけないこともあるんだということで、取り合えず半分だけでも少学生でも判るように簡単に説明する。

１）水道の圧力（勢い）と流れる水の多さで例えると判りやすいね。
それから人ゴミに例えても良いね。つまり自由電子を人間に、足の速さを電圧に、通過する人数を電流に見立てれば良いでしょう。

２）はご自分で考えてみて。単純に考えるのがコツ。
ヒントとしては１）とほぼ同じだよ。違いは分子数を何に例えるかと、分子質量は何に例えたら良いかを考えてみよう。物理は難しく考えるより身の回りにある簡単な現象に例えると理解しやすいことも覚えておいて損は無い。

回答No.1

rei00

> この関係式を、高校の物理を習ってない者にもわかる
> ように導き出せよ。

　『導き出せよ』じゃなくて「導出せよ」だと思いますが・・・。と，それは置いておいて，何処まで前提にしていいのでしょうか？　高校の化学は習っているとしても良いですか？　それとも中学レベル？　それが分からないと回答しようがないと思いますが。補足下さい。

> 運動量や力積の概念も、必要に応じて説明せよ。

　『運動量や力積の概念』無しには上式の導出は無理でしょうから，ここで説明する必要があると思いますが，この限られたスペースでは無理がある様に思います。

　上記の問題の何処まで分かって，何処が分からないのか補足下さい。

補足

ありがとうございます。
高校の化学はありと、します。説明足らずでした。
とりあえず、簡単に説明せよという問題です。
私にはわからないので、すいません。

恥ずかしながら、私は本当にわからないので、
だいたいいいです、こういう考えかたしたらいいという、
アドバイスみたいなものでも、いいので、宜しくおねがいします。