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現在の16アンペアを運ぶ1メートルのストレートワイヤ銅の長さの運動量電子の大きさは?

まっすぐな銅線の電子の運動量の大きさを決定する方法は次のとおりです。

概念を理解する

* ドリフト速度: 導体の電子は一定の速度で動かないでください。それらはランダムに移動しますが、電界(したがって電流)の方向にわずかな正味ドリフト速度があります。

* 電流およびドリフト速度: ワイヤ内の電流は、方程式による電子の漂流速度に関連しています。

*i =n*e*a*v_d

* どこ:

*私は現在の(a)

* nは自由電子の数密度(立方メートルあたりの電子)です

* eは電子の電荷です(1.602 x 10^-19 c)

* aはワイヤの横断面積(m²)

* v_dはドリフト速度(m/s)です

* 勢い: 電子の勢いは次のように与えられます。

* P =M* V_D

* どこ:

* Pは勢いです(kg* m/s)

* mは電子の質量です(9.11 x 10^-31 kg)

* v_dはドリフト速度(m/s)です

運動量の計算

1。ドリフト速度を見つけます:

*銅の自由電子の数密度を知る必要があります。銅の場合、それは約8.5 x 10^28電子/m³です。

*ワイヤには、半径が1 mm(0.001 m)の円形の断面があると仮定します。領域はa =πr²=π(0.001 m)²≈3.14x 10^-6m²です。

*ここで、現在の方程式を使用して、ドリフト速度を解くことができます。

*v_d =i /(n*e*a)

* v_d =16 a /(8.5 x 10^28電子 /m³ * 1.602 x 10^-19 c * 3.14 x 10^-6m²)

*v_d≈3.74x 10^-4 m/s

2。運動量を計算します:

*これで、単一の電子の運動量を見つけることができます。

* P =M* V_D

* p =(9.11 x 10^-31 kg) *(3.74 x 10^-4 m/s)

*P≈3.41x 10^-34 kg* m/s

重要なメモ

* 大きさ: 計算された運動量は、単一の電子の運動量です。 ワイヤ内のすべての電子の総運動量は、大幅に大きくなります。

* 仮定: ワイヤの円形の断面を想定しました。実際の勢いは、ワイヤーのジオメトリとその中の現在の分布に依存します。

* 単純化されたモデル: この計算では、電子流量の単純化されたモデルを想定しています。実際には、電子運動は複雑であり、原子との衝突などの要因に影響されます。

ワイヤ内のすべての電子の全勢いを計算する方法を調べたい場合はお知らせください!

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