3559

Prąd o natężeniu 1A płynie w drucie miedzianym o przekroju 1 mm². Jaka jest średnia prędkość unoszenia elektronów przewodnictwa ? Masa atomowa miedzi p = 63.8 g/mol, a gęstość p = 8.9 g/cm³.

Z równania na natężenie prądu otrzymujemy

^V“ ~ nSe

Zakładamy, że na jeden atom przypada 1 elektron przewodnictwa (Cu'¹). Możemy więc obliczyć koncentrację nośników

n

P

n = 8.4-10²⁸ atom/m³

Wstawiając do równania na prędkość otrzymujemy

V„ = 7.4-10'⁵ m/s = 0.074 mm/s

Prądy mogą też płynąć w gazacli i cieczach. Lampy jarzeniowe są przykładem wykorzystania przepływu prądu w gazacli W gazacli prąd jest wynikiem ruchu nie tylko elektronów ale i jonów dodatnich. Jednak lżejsze elektrony są znacznie szybsze i ich wkład do prądu jest dominujący. W zderzeniu elektronu z jonem lub atomem gazu energia może zostać zaabsorbowana przez atom, a następnie wypromieniowana w postaci promieniowania elektromagnetycznego w tym również widzialnego.

21.2 Prawo Ohma

Jeżeli do przewodnika przyłożymy różnicę potencjałów V, to przez przewodnik płynie prąd I. Na początku XIX wieku Ohm zdefiniował opór przewodnika jako napięcie podzielone przez natężenie prądu

o	u
^R 1	1

(21.5)

Jest to definicja oporu. Ten stosunek jest stały pod warunkiem, że utrzymuje się stałą temperaturę.

Jednostką oporu (SI) jest 1 (Ohm) 1Q.

21.2.1 Wyprowadzenie prawa Ohma

Bez pola elektrycznego prędkość ruchu chaotycznego u (nie powoduje przepływu prądu). Prędkość u jest związana ze średnią drogą swobodną X i średnim czasem pomiędzy zderzeniami Af zależnością: u = AJAt.

Jeżeli przyłożymy napięcie to na każdy elektron będzie działała siła F = eE i po czasie At każdy elektron osiągnie prędkość unoszenia V_u = Au daną II zasadą Newtona

2