『電子が持つ二重性は高校物理の電流内の電子の流れからも考察できる』(171108)

 電子には二重性がある。粒子の性質と波の性質(波動性)の二つを併せ持つこと(Wave–particle duality)である。その証明として、物理学の最も美しい実験と呼ばれる量子力学の「二重スリット実験 : Double slit experiment」が有名である。 WIKIより  さてわたしは電磁気学の授業で、銅線の中を流れる電子の速さを計算した。 I=envS ‥‥ ①  I:電流[A]  e:電子の電荷(-1.6×10-19[C])  n:1m3当たりの電子の数  v:[m/s]  S:導線の断面積[m2]  v = I/enS  ‥… ②  仮に銅線の直径が1㎜、電流1[A] のとき、速さvは、  v = 0.094[mm/s] ‥… ③  これはもちろん「ところてんモデル」などといわれる電子の流れである。「一秒間にたった0.1ミリメートル 」といっても、たしかに電子は無数にあるので、銅線が電球につないであれば「一秒間で0.1ミリメートル」でも動けば、無数の電子の粒子が少しずつ電球内を移動する計算になる。  高校や大学の一年生ではこのような電子の速さが教えられている。しかしながら、一方、次のような考え方もできるのである。  電流が流れると、電線の周囲の空間には「電場」(電界)と「磁場」(磁界)が 発生する。電線の中は等電位面であり、電場は電線の外で発生する。  この電場と磁場をかけあわせたもの、「電場…

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『アインシュタインのメモ』(171026)

 いまあくせくあくせく、暇なしでみんな忙しくなった。人生にはゆとりが必要だ。高い税金はそれを許さない。私は日本は世界一税金が高いと思う。  1922年にアインシュタインが日本を訪れたさいにホテルマンにチップ代わりに渡したメモ。  世間でいう成功も大切だけれど、人生の成功とは何かをよく考えるべきである。

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『電気力線の本数の式の単位がたしかに[本]になることを確認させた』20171018

 電磁気の授業で、途中、電気力線の本数を計算させた。その際、式の単位が[本]になることを確認させたけれど、なかなかはじめはわからないものである。  クーロン定数kの単位は[Nm2/C2]。よって、右辺 4πkQ の単位は、  [Nm2/C2]×[C]=[Nm2/C]=[N/C]×[m2] ‥‥ ①  今E[N/C]の電気力線はE[本/m2]なので、単位のみに注目して、  [N/C] = [本/m2] ‥‥ ②  ①②より、 4πkQ の単位は、  [N/C]×[m2]= [本/m2]×[m2]=[本] クーロン定数kの単位[Nm2/C2]を使うことが気持ち悪い人は、次のように考えてもよい。  N = 4πkQ ‥‥ ①   また   E = kQ/r2 ‥‥ ②  ∴ k = Er2/Q ‥‥ ③  ①式に③を代入してkを消去。   N = 4πr2E ‥‥ ④  さて④式の4πr2は半径rの球の表面積[m2]。一方E[N/C]は、[本/m2]、一平方メートル当たりの電気力線の数。  ∴ [m2][本/m2] = [本]  すなわち、4πr2Eは、半径r[m]の球の表面を貫く電気力線の本数となっている。  ここで気を付けたいのは、単位はもちろん[本]を確認できたけれど、欧米には[本]というような単位はない。[/m2]あるいは[m-2]のように記す。  アボガドロ定数が[…

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『落雷一発1[C]――1クーロンは大きいのか小さいのか(改訂版)をまた見直し』(171003)

 一冊売れたのを機に読み直して、あちこち少し修正した。読み返してみて、この本は簡単だけれど、だんだん難しくなってきて、最後のあとがきは、まあちょっと高校生には難しいかもしれないと思った。ただ、文章のところは理解できなくても、表を見ていくだけでもここは得るものがあるだろう。

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『高校生向けの本を出す(距離と角度(斜方投射))』(171001)

 高校の物理のレベルで学ぶ斜方投射を応用した問題付の電子書籍。何度の角度でボールを投げたらもっとも遠くへ飛ばすことができるのか。ありふれたテーマではあるけれど、はずかしながら知識の確認などをこめて本にした。これでけっこう苦労があったのだ。  初速がいくらでどれだけの距離を飛ぶのか。それを題材にして、結果的に、斜方投射の勉強をするのにうってつけな本になってくれればありがたいのだが。  問題をつけて答えもつけてフォントも「MS明朝体」と「Times New Roman」を使い分け、というのはパソコンでけっこう時間もかかるのだ。

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