Question

設(shè)橫截面積為1.0 mm²銅導(dǎo)線中通過1.0 A電流．銅在單位體積中的自由電子數(shù)為8.5×10²⁸ m^-3，電子的電荷量為1.6×10^-19 C，試計算這時自由電子定向移動的速率為多大.

常溫下金屬中自由電子熱平均速率約為10⁵ m/s，通過有關(guān)資料，我們還可知道：形成電流的速率不是自由電子的定向速率，而是電場的傳播速率，且電場的傳播速率是光速，為3.0×10⁸ m/s.就這些知識，你能否描述一下電路接通后金屬導(dǎo)體中自由電子運動的情景？

Answer 1

解析：由I=neSv，有v=I/neS，可算出自由電子的定向移動速率v≈7.4×10^{-5 m}/s．

    金屬導(dǎo)體中各處都是自由電子，電路一旦接通，導(dǎo)線中便以電場的傳播速率3.0×10⁸ m/s在各處迅速地建立起電場，在這個電場的作用下，導(dǎo)線各處的自由電子幾乎同時開始以很小的定向移動速率7.4×10^{-5 m}/s做定向運動，整個電路幾乎同時形成了電流．但同時，由于金屬中自由電子的熱平均速率約為10⁵ m/s，顯然這個速率遠大于自由電子的定向移動速率，所以金屬導(dǎo)體通電后，導(dǎo)體各處的自由電子幾乎同時開始在原本速率巨大的無規(guī)則熱運動上附加了一個速率很小的定向移動．

答案：7.4×10^{-5 m}/s     略