Какова скорость перемещения электронов в металле при заданной напряженности электрического поля, если концентрация

Тема: Скорость перемещения электронов в металле

Пояснение: Для определения скорости перемещения электронов в металле при заданной напряженности электрического поля, мы должны использовать закон Ома и формулу для расчета скорости электронов.

Закон Ома гласит, что ток (I) в металле пропорционален напряжению (V) и обратно пропорционален сопротивлению (R) металла, т.е. I = V/R.

Формула для расчета скорости перемещения электронов (v) через ток (I), концентрацию свободных электронов (n), заряд электрона (e) и площадь сечения проводника (A) выглядит так: v = I / (n * e * A).

Удельное сопротивление металла (ρ) связано с сопротивлением (R) формулой R = ρ * L / A, где L - длина проводника.

Таким образом, чтобы найти скорость перемещения электронов, нам нужно выразить ток через удельное сопротивление и подставить это значение в формулу для скорости.

Сначала найдем сопротивление R с помощью формулы R = ρ * L / A. Подставим известные значения: ρ = 0.05 мкОм⋅м, L = 1 м (предположим, что проводник имеет длину 1 м), A = 1 м^2 (предположим, что площадь сечения проводника составляет 1 м^2). Получим R = 0.05 мкОм⋅м.

Далее, используя закон Ома I = V/R, нам нужно найти ток. Предположим, что напряжение (V) равно 1 В (для упрощения). Подставим значения: I = 1 В / 0.05 мкОм⋅м = 20 мА.

Теперь, используя формулу v = I / (n * e * A), подставим значения: v = 20 мА / (5⋅10^22 см^(-3) * 1.6⋅10^(-19) Кл * 1 м^2).

После выполнения всех необходимых вычислений, мы получим скорость перемещения электронов в металле, округленную до целого значения в км/с.

Пример: Найдите скорость перемещения электронов в металле при заданной напряженности электрического поля, если концентрация свободных электронов равна 5⋅10^22 см^(-3), а удельное сопротивление металла при 23°C составляет 0.05 мкОм⋅м.

Совет: Чтобы лучше понять формулы и концепции, связанные с электрическим током и скоростью переноса электронов, стоит изучить основные принципы закона Ома, удельного сопротивления и формулы для расчета скорости электронов. Также необходимо быть внимательным при подстановке значений в формулы и правильном преобразовании единиц измерения.

Закрепляющее упражнение: Найдите скорость перемещения электронов в металле при заданной напряженности электрического поля, если концентрация свободных электронов равна 2⋅10^23 см^(-3), а удельное сопротивление металла при 25°C составляет 0.08 мОм⋅м. (Ответ округлите до целого значения в км/с)