Svar:
En del av elektronerna i en metall är fria, det vill säga att de inte är bundna till en särskild atom. De bildar en speciell typ av gas (Fermigas). Antalet fria elektroner per atom kan vara 1 till 6. Det är denna Fermigas som binder ihop atomerna i metallen. Alkalimetallerna (som natrium och kalium) har en fri elektron och är löst bundna. De är mjuka och har låg smältpunkt. Wolfram har 6 fria elektroner och är hårt bunden. Metallen är hård och har mycket hög smältpunkt.

Det är denna elektrongas som bestämmer de metalliska egenskaperna som metallglans och ledningsförmåga för elektricitet och värme. Typisk hastighet för elektronerna i denna gas är 1000 km/s. Alltså, när man talar om elektronernas "hastighet" i en ledare, menar man i de flesta fall elektrongasens drifthastighet.

Detta som inledning till dina frågor.

1. Vad du behöver veta är att 1 A = 1 C/s och att elektronladdningen är 1.6 * 10^-19 C. Dessutom behöver du veta elektrontätheten, n_e (fria elektroner/m³. För att räkna ut denna behöver du veta antalet fria elektroner per atom (1 - 6), densiteten, atomvikten och Avogadros tal (6.022 * 10²³ mol^-1). Sedan är det bara att räkna på.

2. Det primära är strömmen. Sedan kan man ju använda Ohms lag för att räkna om till spänning.

Ett uttryck för drifthastigheten v_d kan härledas från den på tiden t transporterade laddningen

Q = v_d*t*A*n_e*q

A är ledningens tvärsnittsyta och q är elektronens laddning 1.60*10^-19 C. Dividerar man med t får man

Q/t = I = v_d*A*n_e*q

och

v_d = I/(A*n_e*q)

Om man sätter in rimliga värden får man det mycket låga värdet c:a 0.28 mm/s, se bilden nedan och Drift_velocity .

Se även fråga 3460

Nyckelord: elektrisk ström, hastighet [4];