電磁気学
電流
導線内のドリフト電子モデルで直流電流を観察します。 と、 における断面積・キャリア密度の役割を確かめます。
⚠ 仮想シミュレーションです。実際の電流を測るときは電流計を直列に接続し、電圧源に直接並列に繋がないでください。短絡の危険があります。
器具
- 運動する自由電子点を持つ仮想金属導線
- 電流スライダー（1–8）
- 相対断面積とキャリア密度のスライダー
- 時間スライダーと電荷カウンタ
手順
電子のドリフトと慣用電流を追う
シミュレーションを実行します。青い点（電子）は一方向にドリフトし、赤い矢印（慣用電流）は逆向きです。電子はランダムな熱運動に小さなドリフトが重なり、慣用電流は正極から負極へ流れます。
時間に対する電荷を数える
電流値を設定して時間スライダーを動かします。蓄積する電荷は に比例して増えます。二つの時刻でカウンタを読み、定常電流では が一定であることを確かめます。
断面積とキャリア密度を変える
I を固定して断面積 A を増やします。同じ電流を保つにはドリフト速度が に従い下がります。密度 n も同様に変えます。細い線では電子のドリフトが速いか遅いか、先に予測して観察しましょう。
シミュレーション
実験の歴史
1800年アレッサンドロ・ボルタがボルタ電堆を作り、初めて連続した電流を得ました。アンドレ＝マリ・アンペールは1820–1826年に電磁気力学を建設し、慣用電流の向きを定義して通電導線間の相互作用を測定しました。単位アンペアは彼の名です。
1876–1883年エドウィン・ホールのホール効果測定は金属のキャリアが負電荷を持つことを示し、1897年J.J.トムソンの電子発見が実際のキャリアを同定しました。1900年パウル・ドルーデはドリフト描像 で導電をモデル化しました。