Question

一根长为2m，横截面积为1.6×10-3m2的铜棒，两端电势差为5.0×10-2V，铜棒的电阻为2.19×10-3Ω，铜内自

一根长为2m，横截面积为1.6×10-3m2的铜棒，两端电势差为5.0×10-2V，铜棒的电阻为2.19×10-3Ω，铜内自由电子密度为8.5×1029m-3．求：（1）通过铜棒的电流（2）铜棒内的电场强度（3）自由电子定向移动的速率．

Answer 1

（1）由I=

U

R

可得：
I=

5.0×10?2

2.19×10?3

=22.8A；
（2）由U=Ed可得：
E=

U

d

=

5.0×10?2

2

=2.5×10^-2v/m；
（3）设铜导线中自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t．则导线的长度为l=vt，体积为V=Sl=Svt，在t时间内这些电子都能通过下一截面，则电流为：I=

q

t

=

envts

t

=envS，
所以：v=

I

ens

将S=1.6×10^-5m²，I=22.8A，n=8.5×10²⁹个/m³，e=1.6×10^-19C
代入解得：v=1.1×10^-5m/s
答：（1）电流为22.8A；（2）电场强度为2.5×10^-2v/m；（3）电子的定向移动速度为1.0×10^-5m/s