Question

Определить скорость дрейфа электронов проводимости в медном проводнике, по которому проходит ток 5 А, если площадь его поперечного сечения 20 мм2, концентрация электронов проводимости n0 = 9·1028 м–3. За какое время электрон переместится по проводнику на 1 см? Электрический ток постоянный.

Answer 1

Решение: I=e*n0*V*S, где I -- сила тока, е=1,6*(10)^(-19) -- модуль заряда электрона, V(с палочкой сверху) -- средняя скорость упорядоченного движения электронов, S -- площадь поперечного сечения проводника. Надо перевести миллиметры квадратные в метры квадратные. В одном метре 1000 миллиметров. То есть, чтобы перевести миллиметры в метры, нужно делить количество миллиметров на тысячу.  А число в степени указывает, сколько раз надо это делать. Значит, что S=20мм^2=(20/1000)/1000=20/1000000=20*(10)^(-6) м^2. V=I/(e*n0*S)=5/(1,6*(10)^(-19)*9*1028*20*(10)^(-6))=5/(185040*(10)^(-25))=1/(37008*(10)^(-25))=0,000027021*(10)^25=27021*10^16 м/с.

Ответ: V=27021*10^16 м/с.

 

 

Answer 2

Скорость дрейфа электронов в проводнике можно определить с использованием следующей формулы:

\[v_d = \frac{I}{{n_0 \cdot A \cdot e}}\]

где: - \(v_d\) - скорость дрейфа электронов, - \(I\) - ток, - \(n_0\) - концентрация электронов проводимости, - \(A\) - площадь поперечного сечения проводника, - \(e\) - элементарный заряд (приблизительно \(1.6 \times 10^{-19} \, Кл\)).

Подставим в формулу известные значения:

\[v_d = \frac{5 \, А}{{(9 \times 10^{28} \, м^{-3}) \cdot (20 \times 10^{-6} \, м^2) \cdot (1.6 \times 10^{-19} \, Кл)}}\]

Рассчитаем числитель:

\[5 \, А \cdot 1 \, м^2 = 5 \, Вт\]

Теперь подставим числитель и знаменатель в формулу:

\[v_d = \frac{5 \, Вт}{{9 \times 10^{28} \cdot 20 \times 10^{-6} \cdot 1.6 \times 10^{-19}} \, м/с}\]

Рассчитаем это значение. Ответ будет в м/с.

Теперь, чтобы определить за какое время электрон переместится на 1 см, можно воспользоваться формулой:

\[t = \frac{d}{v_d}\]

где: - \(t\) - время, - \(d\) - расстояние, которое прошел электрон (в данном случае, 1 см).

Подставим значения:

\[t = \frac{0.01 \, м}{\text{рассчитанное значение } v_d}\]

Рассчитаем это значение. Ответ будет в секундах.