Mi a vezetési elektronok driftsebessége egy 1mm^2 keresztmetszetű alumínium vezetékben, ha abban 1A áram folyik?

A vezetési elektronok driftsebessége egy vezetőanyagban az áramerősségtől és a vezetőben elhelyezkedő töltéshordozók sűrűségétől függ. A driftsebesség az áramerősség és a töltéshordozók sűrűsége közötti arányossági tényező.

A driftsebességet a következő képlet adja meg:

v_d = I / (n * A * q)

Ahol:

v_d: Driftsebesség

I: Áramerősség (amperben)

n: Töltéshordozók sűrűsége (töltéshordozók száma egységnyi térfogaton, például elektronok/cm^3)

A: Vezető keresztmetszete (négyzetcentiméterben)

q: Töltéshordozó elemi töltése (kulomban)

Az adatokat behelyettesítve a képletbe:

I = 1 A

n (alumínium esetén) ≈ 6.022 × 10^23 elektronok/mol / (26.98 g/mol) ≈ 2.23 × 10^22 elektronok/g ≈ 2.23 × 10^28 elektronok/m^3

A = 1 mm^2 = 0.01 cm^2

q = 1.6 × 10^-19 C (elektron töltése)

v_d = (1 A) / ((2.23 × 10^28 elektronok/m^3) * (0.01 cm^2) * (1.6 × 10^-19 C))

Az eredményt kiszámolva a driftsebesség közelítő értéke:

v_d ≈ 3.125 × 10^-3 cm/s

Tehát egy 1 mm^2 keresztmetszetű alumínium vezetékben 1 A áram folyása esetén a vezetési elektronok driftsebessége kb. 3.125 × 10^-3 cm/s.