Question

【題目】有一條橫截面積S=1mm2的銅導線，通過的電流I=1A。已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3，銅的摩爾質量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德羅常數NA=6.02×1023mol-1，電子的電量e=-1.6×10-19C。這這個問題中可以認為導線中每個銅原子貢獻一個自由電子。求銅導線中自由電子定向移動的速度（計算結果保留兩位有效數字）。

Answer 1

【答案】

【解析】可設自由電子定向移動的速率為v和導線中自由電子從一端定向移到另一端所用時間為t，求出導線中自由電子的數目，根據電流的定義式推導出電流的微觀表達式，再解得自由電子定向移動的速率．自由電子的數目等于摩爾數與阿弗加德羅常數的乘積，摩爾數等于質量除以摩爾質量．

設銅導線長為L，則體積為LS，質量，摩爾數；

總的自由電子數為，電荷量為；

全部通過該銅線截面時間為；

則；即，代入數據知