Вопрос школьника
Плотность тока в алюминиевом проводнике составляет j = 1⋅10^6 А/м2. Определить среднюю скорость упорядоченного движения электронов, полагая, что их число в 1 см3 равно числу атомов
Ответ от учителя
Для определения средней скорости упорядоченного движения электронов в алюминиевом проводнике необходимо использовать формулу, связывающую плотность тока и скорость электронов:
j = n * q * v,
где j — плотность тока, n — концентрация электронов (число электронов в 1 м3), q — заряд электрона, v — средняя скорость электронов.
Из условия задачи известна плотность тока j = 1⋅10^6 А/м2. Значение заряда электрона q = 1,6⋅10^-19 Кл известно из физических таблиц.
Для определения концентрации электронов необходимо знать плотность алюминия, его молярную массу и число атомов в моле. Плотность алюминия равна 2,7 г/см3, молярная масса — 27 г/моль, число атомов в моле — 6,02⋅10^23.
Тогда концентрация электронов будет равна:
n = (плотность алюминия * число атомов в моле) / (молярная масса * 1000)
n = (2,7 * 6,02⋅10^23) / (27 * 1000) = 6,02⋅10^22 м^-3
Подставляя известные значения в формулу, получим:
1⋅10^6 = 6,02⋅10^22 * 1,6⋅10^-19 * v
v = 1⋅10^6 / (6,02⋅10^22 * 1,6⋅10^-19) = 1,04⋅10^-3 м/с
Таким образом, средняя скорость упорядоченного движения электронов в алюминиевом проводнике составляет 1,04⋅10^-3 м/с.
