Bài 8 trang 78 SGK Vật lí 11

Đề bài

Khối lượng mol nguyên tử của đồng là 64.10^-3 kg/mol . Khối lượng riêng của đồng là 8,9.10³ kg/m³. Biết rằng mỗi nguyên tử đồng đóng góp 1 êlectron dẫn.  

a) Tính mật độ êlectron tự do trong đồng.

b) Một dây tải điện bằng đồng, tiết diện 10 mm², mang dòng điện 10 A. Tính tốc độ trôi của electron dẫn trong dây dẫn đó.

Lời giải chi tiết

a. 

Ta xét 1mol đồng:

→ Vì mỗi nguyên tử đồng đóng góp một êlectron dẫn nên số electron tự do trong 1 mol đồng là:

\({N_e} = {N_A} = 6,{02.10^{23}}\)

Khối lượng mol nguyên tử của đồng là m = 64.10^-3 kg/mol

Thể tích của 1 mol đồng:

\(V = \displaystyle{{{{64.10}^{ - 3}}} \over {{{8,9.10}^3}}} = {7,19.10^{ - 6}}\left( {{m^3}/mol} \right)\)

Mật độ electron tự do trong đồng: \({n_0} = \displaystyle{{{N_A}} \over V} = {{{{6,023.10}^{23}}} \over {{{7,19.10}^{ - 6}}}} = {8,38.10^{28}}\left( {{m^{ - 3}}} \right)\)

b. Gọi \(v\) là tốc độ trôi của electron dẫn trong dây dẫn.

Số electron tự do đi qua tiết diện S của dây dẫn trong 1 giây: \(N = v.S.n_0\).

Cường độ dòng điện qua dây dẫn: \(I=eN=evSn_0\)

\( \Rightarrow v = \displaystyle{I \over {{\rm{e.S}}.{n_0}}} = {{10} \over {{{1,6.10}^{ - 19}}{{.10.10}^{ - 6}}{{.8,38.10}^{28}}}}\)

\(= {7,46.10^{ - 5}}\left( {m/s} \right)\)