Выберите правильный вариант ответа. Какова скорость упорядоченного движения (дрейфа) электронов в проводнике из стали

Содержание: Скорость дрейфа электронов в проводнике

Пояснение:
Скорость дрейфа электронов в проводнике определяется силой, действующей на электроны в электрическом поле проводника. Для определения скорости дрейфа электронов воспользуемся формулой:
v = (e * E) / (n * ρ),
где v - скорость дрейфа электронов, e - заряд электрона, E - напряженность электрического поля, n - концентрация электронов проводимости, ρ - удельное сопротивление проводника.

Подставим известные значения в формулу:
v = (1,6 * 10^(-19) Кл * 0,96 В/м) / (5 * 10^(22) см^(-3) * 1,2 * 10^(-7) Ом * м).

Приведем единицы измерения в соответствие:
v = (1,6 * 10^(-19) Кл * 0,96 В/м) / (5 * 10^(22) * 10^(6) см^(-3) * 1,2 * 10^(-7) Ом * м).

Сократим значения:
v = (1,536 * 10^(-19)) / (6 * 10^(21) * 10^(-7)).
v = 0,256 * 10^(-12) м/с.
v = 2,56 * 10^(-13) м/с.
Ответ: скорость упорядоченного движения (дрейфа) электронов в проводнике составляет 2,56 * 10^(-13) м/с.

Совет: Для более легкого понимания и запоминания формулы можно рассмотреть физическую интерпретацию. В этом случае можно представить проводник, находящийся в электрическом поле, как трубу, по которой течет вода. Заряды в проводнике будут играть роль водных частиц. Концентрация электронов проводимости будет определяться плотностью водных частиц, а напряженность электрического поля будет определять градиент давления, выталкивающий воду в сторону положительного потенциала. Таким образом, скорость дрейфа электронов будет аналогична скорости движения воды в трубе под воздействием градиента давления.

Задача на проверку: Рассчитайте скорость дрейфа электронов в проводнике, если напряженность электрического поля равна 1,2 В/м, удельное сопротивление проводника - 2,5 * 10^(-7) Ом*м, а концентрация электронов проводимости составляет 3 * 10^23 см^(-3). (Ответ: 1,92 * 10^(-12) м/с).