Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:
Fråga:
Bland era frågor/svar finner jag flera intressanta svar på frågor som
berör elektronernas hastighet i en ledare. Jag lär mig att hastigheten
är beroende av ledarens tvärsnittsarea och strömstyrkan. 1)Finns det
formel för att räkna ut denna hastighet? 2)Hur ser ni som är
ämnesföreträdare på resonemang av denna typ: "Ju högre spänning,
desto snabbare rör sig elektronerna vilket i sin tur medför att
exempelvis en lampa som är ansluten till kretsen lyser starkare.
" Traditionellt antar jag att en lärare skulle tala om att högre
spänning ger en större ström i en viss krets, jag är intresserad
av vilka fysikaliska betänkligheter ni kan se om vi istället skulle
tala i termer av elektroners hastighet. Det senare tilltalar elevers
förförståelse i betydligt mycket mer än ex förklaringar som bygger på
analogier (tex vattenanalogin) av olika slag.
/Mattias L, 2002-02-05
Bland era frågor/svar finner jag flera intressanta svar på frågor som
berör elektronernas hastighet i en ledare. Jag lär mig att hastigheten
är beroende av ledarens tvärsnittsarea och strömstyrkan. 1)Finns det
formel för att räkna ut denna hastighet? 2)Hur ser ni som är
ämnesföreträdare på resonemang av denna typ: "Ju högre spänning,
desto snabbare rör sig elektronerna vilket i sin tur medför att
exempelvis en lampa som är ansluten till kretsen lyser starkare.
" Traditionellt antar jag att en lärare skulle tala om att högre
spänning ger en större ström i en viss krets, jag är intresserad
av vilka fysikaliska betänkligheter ni kan se om vi istället skulle
tala i termer av elektroners hastighet. Det senare tilltalar elevers
förförståelse i betydligt mycket mer än ex förklaringar som bygger på
analogier (tex vattenanalogin) av olika slag.
/Mattias L, 2002-02-05
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, ne (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 vd kan härledas från den på tiden t transporterade laddningen
Q = vdtAneq
A är ledningens tvärsnittsyta och q är elektronens laddning 1.6010-19 C. Dividerar man med t får man
Q/t = I = vdAneq
och
vd = I/(Aneq)
Om man sätter in rimliga värden får man det mycket låga värdet c:a 0.28 mm/s, se bilden nedan ochDrift_velocity .
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, ne (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 vd kan härledas från den på tiden t transporterade laddningen
Q = vdtAneq
A är ledningens tvärsnittsyta och q är elektronens laddning 1.6010-19 C. Dividerar man med t får man
Q/t = I = vdAneq
och
vd = I/(Aneq)
Om man sätter in rimliga värden får man det mycket låga värdet c:a 0.28 mm/s, se bilden nedan och
** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar