• 締切済み

金属における自由電子総量について

金属を介して電圧をかけた際、無限に近い時間電圧をかけ続けるとして、金属内で+極から極側へ移動する自由電子の数に限りはないのでしょうか。 (動きとしては一旦-極側へ移動した自由電子はそのまま滞留して、動かなくなるのでしょうか) お忙しい中大変申し訳ありませんが、ご回答のほどよろしくお願い致します。

  • 化学
  • 回答数1
  • ありがとう数0

みんなの回答

noname#160321
noname#160321
回答No.1

>+極から極側へ移動する自由電子の数 マイナスが抜けてますね。 >一旦-極側へ移動した自由電子はそのまま滞留して、動かなくなる それでは不導体になってしまいますね。 電場の方向性の理解に問題があるみたいですが、それは置いといて。 金属(良導体)の場合電子は電位が負の側から入り電位が正の側に抜けていきます。

関連するQ&A

  • 金属の自由電子について

    金属の自由電子を考える際、自由電子モデル、ほぼ自由な電子モデル、強束縛された電子モデルの3種類あると思いますが、それぞれの利点や欠点は何なのでしょうか?後、例えば強磁場中や高電圧中に金属を置いた場合、自由電子が金属の端に移動すると思いますが、この端を何かで切断した場合、自由電子だけ取り除くことはなぜできないのでしょうか?

  • 熱伝導 自由電子

    金属の熱の移動は自由電子によるものが大きいと本にかいてあったのですが熱の移動と自由電子の動きについてかかれている本を教えてください。よろしくお願いします。

  • 金属内の自由電子1個の速度はどの程度でしょうか?

     今晩は、質問させていただきます。どうぞよろしくお願いいたします。  金属内の「ある1つの自由電子」の速度はどの程度なのでございましょうか? ネット上を調べておりますと、 >金属電子全体の「平均速度」は非常に遅く~ や >電流を流した際の速度計算方法は~ といったものは出てくるのでございますが、 常温の金属原子群間を飛び回っているであろう1つの自由電子が、どの程度の速度で移動しているのか、という情報が出てまいりません。。。  金属の種類で異なるのでございましょうか?大体のオーダーでも分かれば嬉しいのでございますが、もし参考になりそうな本やサイトがございましたら、そちらをご紹介いただけるのでも十分でございます。  お詳しい方がいらっしゃいましたら,何卒よろしくお願いいたします。

  • 自由電子の数

    自由電子の数は、何によって決まるのでしょうか。 ご存知の方、是非ご教授願います。 また、各金属元素の自由電子数が記載されている参考書,文献,ホームページ等ございましたらご紹介願います。 それでは宜しくお願い致します。

  • 光電子を飛び出させる金属物性の違いとその後の金属

    質問が2つあります。 1、光電効果である一定以上の振動数の光を照射すると、金属表面から電子が飛び出しますが、電子が飛び出すギリギリの振動数は何によって違いが生じるのですか?例えばアルミニウムと銅とでは電子を飛び出させるのに必要な光の振動数が違うと思います。電子の飛び出し易さはその金属の何(周期表における族、原子数、バンド構造.etc)に依存するのでしょうか。 2、電子が飛び出すという事はその金属の自由電子の数が減ると思います。だとしたら大きな振動数の光をずっと照射し続け光電子が外へ放出され続けると、いずれその金属は自由電子を失い電流を流す機能が低下するのでしょうか。 本やサイトを閲覧しても、そのような内容は記載されていませんでした。分かる所だけでも良いので、また確信は無くても予想だけでも良いので、どなたかよろしくお願いします。

  • 光電子を飛び出させる金属物性の違いとその後の金属

    質問が2つあります。 1、光電効果である一定以上の振動数の光を照射すると、金属表面から電子が飛び出しますが、電子が飛び出すギリギリの振動数は何によって違いが生じるのですか?例えばアルミニウムと銅とでは電子を飛び出させるのに必要な光の振動数が違うと思います。電子の飛び出し易さはその金属の何(周期表における族、原子数、バンド構造.etc)に依存するのでしょうか。 2、電子が飛び出すという事はその金属の自由電子の数が減ると思います。だとしたら大きな振動数の光をずっと照射し続け光電子が外へ放出され続けると、いずれその金属は自由電子を失い電流を流す機能が低下するのでしょうか。 本やサイトを閲覧しても、そのような内容は記載されていませんでした。分かる所だけでも良いので、また確信は無くても予想だけでも良いので、どなたかよろしくお願いします。

  • 「黒鉛は炭素の4個の価電子のうち3個が共有結合に使われて、残りの1個は

    「黒鉛は炭素の4個の価電子のうち3個が共有結合に使われて、残りの1個は正六角形の網目の層の中を移動することができる。」 と聞いて、疑問に思ったのですが、黒鉛は乾電池の炭素棒に使われています。1個の電子は層の 1)中だけしか移動できないのになぜ電流が流れるのでしょうか?(層と層の間で電流が流れるのでしょうか?) あと、「塩化ナトリウムなどのイオン結晶は電離すると陽イオンは-極へ陰イオンは+極へ移動する」と聞いたのですが、2)金属を+極と-極ではさむと金属の中の自由電子は+極へ移動するのに、なぜ金属イオン(陽イオン)はイオン結晶と同じように-極へ移動しないのでしょうか?

  • 導体内における自由電子のブラウン運動の説明について

    今、導体内における自由電子のブラウン運動について勉強をしています。気体や液体のブラウン運動に関しては多くの説明があったのですが、導体に関しては(少なくとも私が)スッキリとする説明がありませんでした。そこで、皆さんのお力をお借りしたく質問しました。 ブラウン運動で色々と調べると、概ね以下のように書いてありました。 『ブラウン運動とは、気体や液体の分子が熱運動によって微粒子に衝突し,微粒子が不規則な運動をする現象である。』 これを読んで、分子は微粒子よりもとても小さく軽いが、熱運動による分子の勢いは非常に強いので、重い微粒子を動かすことが出来ると理解しました。 上記の説明をそのまま導体に当てはめると、自由電子は原子よりも圧倒的に軽いので、気体や液体の分子が自由電子で、微粒子が原子となります。つまり、原子がブラウン運動することになってしまいます。しかし、導体内での原子の位置は大きく変わることはありませんし、実際にブラウン運動するのは自由電子です。 そこで私は、以下のような説明を考えました。この説明は間違っていないでしょうか。どなたかご教授をお願い致します。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 室温下での導体内では、その熱によって自由電子は熱運動し(四方八方に勝手にランダムに動き)、導体を構成する原子は格子振動している(格子点を中心に振動する)。そのため、不規則に動き回ろうとする自由電子は格子振動している原子と衝突し、自由電子は不規則な動きをすることになり、その動きはブラウン運動となる。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 上記の説明は、導体に電圧を加えていない状況を想定しています。しかし、電圧を加えた場合でも、熱による自由電子の運動と格子振動はなくならないはずです。 電圧を加えた場合、自由電子は一方向に移動します。その移動途中に格子振動している原子があれば、衝突するはずです。しかし、電圧によって動く自由電子の速さは、熱による速さよりも圧倒的に遅いため、異なる形でその影響が出ると考えています。電圧による衝突は主に電気抵抗に、熱による衝突は主に熱雑音となるように考えています。この考えは、如何でしょうか? 間違っていますでしょうか? こちらも合わせてご教授をお願い致します。

  • 自由電子の流れと電力

    電気に関する初歩的な質問です。 1. 電気が流れるとは自由電子がマイナスからプラスに流れることですが、例えば、銅と金を繋げて電池を繋げると、銅と金の自由電子が動くと思います。この時、銅の自由電子が金の中に入ったり、金の自由電子が銅の中に入ったりするわけですが、ではそもそも、自由電子とは1種類だけなのでしょうか。今の例で言えば、金の中にある自由電子と銅の中にある自由電子は、金属は違っても同じなのでしょうか。 2. 例えば電池に豆電球を繋げると光りますが、電力が消費され尽くされると光りません。では電力とは何でしょうか。自由電子自体は動いているだけなので、その数は変わらないはずです。 宜しくお願いします。

  • 金属の中の自由電子の状態数(固体物理)

    (単純な)金属中の電子を一体近似によって理想フェルミ気体と考えたとき,状態数を求めることができると思います.(キッテル固体物理上P.145) そのときに三次元自由粒子に対するSchrodinger方程式の解を見つけるときの境界条件として,電子が「1辺Lの立方体に閉じ込められているとすれば」という仮定があるのですが,どうも納得できません.おそらくしっかりと理解できていないからだと思うのですが. 納得できない理由は以下のようなものです. 1.一辺Lの立方体の面の部分は無限大のポテンシャル障壁となるのか?(頂点しかならないのではないか?) 2.一辺Lの立方体間を行き来する電子について考えられていないのではないか? 1.については近似で納得できなくもないです. なぜ 「1辺Lの立方体に閉じ込められているとすれば」 と仮定してよいのか教えてください.よろしくお願いします.