Wie schnell bewegen sich Elektronen durch einen Leiter?

Wenn ich mich bewerbe 1  v über a 1   Ω Widerstand, würde ich bekommen 1  A fließt. 1  A ist definiert als 1 C S , Und 1  C ist äquivalent zu 6.24150975 × 10 18 Elektronen.

Daher beschreibt das Ohmsche Gesetz nur die Anzahl der Elektronen, die pro Sekunde einen bestimmten Zweig passieren. Wie bestimmen wir die Geschwindigkeit von Elektronen, wenn sie sich durch einen Leiter bewegen? Und wie hoch ist diese Geschwindigkeit?

Siehe auch: physical.stackexchange.com/q/17741/2451 und darin enthaltene Links.

Antworten (1)

Sie können die Geschwindigkeit von Elektronen nicht allein anhand dieser Daten messen. Wenn die Querschnittsfläche eines zylindrischen Leiters A ist, dann wäre die Formel v = ICH Q e A Wo Q ist die beweglichen Elektronen pro cm³ und e ist die Ladung des Elektrons, v ist die Geschwindigkeit des Elektrons, ICH ist der Strom. Das ist für Gleichstrom. Siehe http://amasci.com/miscon/speed.html

Sie müssen also den Durchmesser des zylindrischen Leiters kennen. Allerdings bewegen sich die Elektronen in einem Leiter nicht geordnet. Sie kollidieren ständig miteinander und haben typischerweise Geschwindigkeitskomponenten entlang des Leiters von einigen Millimetern pro Sekunde.

Darüber hinaus sollte man zwischen ballistischen und diffusiven Regimen der Elektronenbewegung unterscheiden. Auf ausreichend kurzen Zeitskalen bewegen sich Elektronen, indem sie mit einem Impuls in der Nähe des Fermi-Impulses kollidieren (der am direktesten mit etwas wie ARPES gemessen werden kann); die Masse der Elektronen kann aus der Wärmekapazität abgeleitet werden und dann ist die (halbklassische) Geschwindigkeit das Verhältnis. In diesem Regime (submesoskopisch) ist die Geschwindigkeit ziemlich hoch. Im Diffusionsbereich erhält man die häufiger zitierten "Millimeter pro Sekunde", wie im Link besprochen. Bei niedrigen Temperaturen können lustige Quantendinge passieren.
Elektromagnetische Felder und Wellen Seite 73 berechnet eine Zahl von 300 mm/Stunde, 0,1 mm/Sek. für 1 A, das durch 1 mm^2 Kupfer fließt.
Wie bekommt man Q? Was bedeutet "pro cm³"?
Wie schnell bewegen sich Elektronen durch einen Leiter?
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