Какая скорость имеют электроны в проводнике из вольфрама при наличии электрического поля? А какова скорость

Тема вопроса: Скорость электронов в проводнике из вольфрама

Разъяснение: В проводнике, таком как вольфрам, электроны свободно двигаются под действием электрического поля. Скорость электронов зависит от силы и направления этого поля.

Скорость электрона в проводнике можно рассчитать, используя закон Ома. Для этого нужно знать силу тока в проводнике (измеряется в амперах) и сопротивление проводника (измеряется в омах). Скорость электрона в проводнике можно выразить формулой:


где:
- v - скорость электрона в проводнике (м/с)
- I - сила тока в проводнике (А)
- n - концентрация электронов в проводнике (м^-3)
- A - площадь поперечного сечения проводника (м^2)
- q - заряд электрона (1.6 * 10^-19 Кл)

Скорость распространения электрического поля в проводнике (скорость дрейфа) намного меньше скорости движения отдельных электронов. Она зависит от концентрации свободных электронов и их подвижности. Формула для расчета скорости дрейфа:


где:
- v_d - скорость дрейфа (м/с)
- μ - подвижность электронов в проводнике (м^2/(В*с))
- E - сила электрического поля (В/м)

Демонстрация:
Задача: В проводнике из вольфрама с силой тока 2 А и сопротивлением 10 омов. Какова скорость электронов в проводнике? Концентрация электронов в проводнике 5 * 10^28 м^-3, площадь поперечного сечения 0.01 м^2.

Совет:
- Проверьте величины и единицы измерения в формуле, чтобы не получить некорректный ответ.
- Учтите, что скорость электрона всегда будет отрицательной, так как его заряд отрицателен.
- Если необходимо рассчитать скорость дрейфа, вам также понадобятся значения подвижности электронов и силы электрического поля.

Задача на проверку:
В проводнике из вольфрама с силой тока 1.5 А и сопротивлением 8 омов. Концентрация электронов в проводнике 3 * 10^28 м^-3, а площадь поперечного сечения равна 0.02 м^2. Рассчитайте скорость электронов в проводнике.