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10-1已知铜的摩尔质量M=63.75g"ml-1,密度p=8.9gcm3,在铜 导线里,假设每一个铜原子贡献出一个自由电子,(1)为了技术上的安全,铜线内 最大电流密度jm=6.0Am~2,求此时铜线内电子的漂移速率a;(2)在室温 下电子热运动的平均速率是电子漂移速率的多少倍? 分析一个铜原子的质量m=MNA,其中NA为阿伏伽德罗常数,由铜的 密度ρ可以推算出铜的原子数密度 n=olm 根据假设,每个铜原子贡献出一个自由电子,其电荷为e,电流密度jn=ne℃,从 而可解得电子的漂移速率 将电子气视为理想气体,根据气体动理论,电子热运动的平均速率 8kT 可=Nrme 其中k为玻耳兹曼常量,m。为电子质量.从而可解得电子的平均速率与漂移速 率的关系 解(1)铜导线单位体积的原子数为 n=NApM 电流密度为jm时铜线内电子的漂移速率 a=jm/ne=jmMINApe=4.46×10-4m·s1 (2)室温下(T=300K)电子热运动的平均速率与电子漂移速率之比为 =既2×w va 室温下电子热运动的平均速率远大于电子在稳恒电场中的定向漂移速率.电子 实际的运动是无规热运动和沿电场相反方向的源移运动的叠加,考虑到电子的 漂移速率很小,电信号的信息载体显然不会是定向漂移的电子,实验证明电信号 是通过电磁波以光速传递的
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