導線の断面をAからBの向きに2.0秒間に $5.0 \times 10^{18}$ 個の自由電子が通過するとき、電流の向きと強さを求めます。ただし、電子の電荷は $-1.6 \times 10^{-19}$ C とします。（有効数字2桁）

1. 問題の内容

導線の断面をAからBの向きに2.0秒間に $5.0 \times 10^{18}$ 個の自由電子が通過するとき、電流の向きと強さを求めます。ただし、電子の電荷は $-1.6 \times 10^{-19}$ C とします。（有効数字2桁）

2. 解き方の手順

電流の向きは、電子の流れと逆向きになります。電子がAからBに流れるので、電流はBからAに流れます。

電流の強さは、単位時間あたりに流れる電荷の量で定義されます。

まず、2.0秒間に流れる全電荷の大きさを計算します。

全電荷 $Q$ は、電子の数 $N$ に電子の電荷 $e$ をかけたものなので、

$Q = N \times |e| = 5.0 \times 10^{18} \times 1.6 \times 10^{-19} = 0.80$ C

電流の強さ $I$ は、

$I = \frac{Q}{t}$ で求められます。ここで、$t$ は時間です。

$I = \frac{0.80 \text{ C}}{2.0 \text{ s}} = 0.40 \text{ A}$

3. 最終的な答え

(1) B

(2) A

(3) 0.40