Przećwicz

RJkUR0qENYWM0

Ćwiczenie 1

Poniższy rysunek ilustruje dryf elektronów przewodnictwa w metalu pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Wstaw właściwe hasła w odpowiednie miejsca na tym rysunku.

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RFmtsiLa6QZlI

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie alternatywne. Wybierz poprawną odpowiedź z nawiasu: Elektrony, które poruszają się w przewodniku pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego noszą nazwę elektronów walencyjnych / przewodnictwa / atomowych. Przykładowym torem ruchu jest linia prosta / krzywa łamana / krzywa zamknięta. Kierunek zewnętrznego pola elektrycznego jest taki sam / przeciwny do kierunku prędkości dryfu, zwrot zewnętrznego pola elektrycznego jest taki sam / przeciwny do zwrotu prędkości dryfu.

Ćwiczenie 2

RQzKeyp3BwW68

Odpowiedz na pytania lub uzupełnij tekst. 1. Przezroczysty materiał o dużym oporze elektrycznym właściwym., 2. Wielkość, która obok koncentracji, ma duży wpływ na opór właściwy metali., 3. Wielkość fizyczna, której jednostką jest om (Ω)., 4. Inaczej o oporze elektrycznym właściwym., 5. Przemieszczanie się elektronów w sposób uporządkowany pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego.

Wszystkie hasła w krzyżówce są pojęciami, które zostały omówione w części Przeczytaj tego e‑materiału.

Ćwiczenie 3

R9CxYjIYPV7OP

Przyłożenie zewnętrznego pola elektrycznego powoduje, że prędkość ruchu elektronów: Możliwe odpowiedzi: 1. znacznie rośnie, 2. znacznie maleje, 3. praktycznie się nie zmienia, 4. elektrony przestają się poruszać

Porównaj prędkość dryfu elektronów z prędkością ruchów termicznych.

Ćwiczenie 4

Opór elektryczny właściwy srebra wynosi 1,59·10Indeks górny -8omega·m, a żelaza 10Indeks górny -7omega·m. Wyjaśnij, który z wymienionych metali jest lepszym przewodnikiem.

uzupełnij treść

Im mniejszy opór właściwy materiału, tym lepiej materiał ten przewodzi prąd elektryczny.

1,59·10Indeks górny -8omega·m < 10·10Indeks górny -8omega·m. Srebro jest lepszym przewodnikiem ponieważ jego opór właściwy jest mniejszy od oporu żelaza.

R1XAySA0TEw6N

Ćwiczenie 5

Uzupełnij tekst: Podczas chaotycznych ruchów termicznych, przy braku zewnętrznego pola elektrycznego, średnia prędkość elektronów w metalu jest rzędu: dziesięć indeks górny, x, koniec indeksu górnego m/s, gdzie x=Tu uzupełnij. Gdy do przewodnika zostanie przyłożone pole elektryczne, elektrony zaczną poruszać się w kierunku przeciwnym do natężenia tego pola, ze średnią prędkością dryfu rzędu: dziesięć indeks górny, y, koniec indeksu górnego m/s, gdzie y=Tu uzupełnij. Z powyższego wynika, że prędkość elektronów w ich ruchu termicznym jest dziesięć indeks górny, zet, koniec indeksu górnego, gdzie zet=Tu uzupełnij, razy większa od prędkości dryfu.

Ćwiczenie 6

Oblicz przyśpieszenie, jakiego doznają elektrony w przewodniku o długości 1 m, jeżeli do jego końców przyłożymy napięcie 9 V. Załóż, że ładunek elektryczny elektronu jest (co do wartości, bo znak ładunku jest ujemny) równy e=1,6·10Indeks górny -19C, a jego masa wynosi m=9,1·10Indeks górny -31kg.

uzupełnij treść

Wykorzystaj drugą zasadę dynamiki i wzór na siłę, z jaką pole elektryczne działa na ładunek elektryczny.
Natężenie pola elektrycznego oblicz ze związku między natężeniem a napięciem $E = U / l$ .

E = U / l = 9 V / m

a = \frac{e E}{m} = \frac{1, 6 \cdot 1 0^{- 19} \cdot 9}{9, 1 \cdot 1 0^{- 31}} = 1, 58 \cdot 1 0^{12} m / s^{2}

Chociaż przyśpieszenie, jakiego doznają elektrony jest bardzo duże, jednak ze względu na bardzo krótki czas rozpędzania nie osiągają one dużych prędkości.

RyFde4JTllstN

Ćwiczenie 7

W okolicach Warszawy największa prędkość wody w Wiśle, przy średnim stanie wody wynosi około 1,45 m/s. W porównaniu z prędkością dryfu, jaki uzyskują elektrony w metalach pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego prędkość ta jest: Możliwe odpowiedzi: 1. dużo większa, 2. dużo mniejsza, 3. ma zbliżoną wartość, 4. nie da się porównać

Ćwiczenie 8

RbcYGq6Rv7Z3F

Zaznacz poprawną wielkość: Dwukrotny wzrost temperatury przewodnika sprawia, że prędkość elektronów przewodnictwa w ich chaotycznym ruchu termicznym wzrasta pierwiastek kwadratowy z dwa koniec pierwiastka/2/4 razy. Jeśli natomiast prędkość elektronów w ich ruchu termicznym wzrasta trzykrotnie oznacza to, że temperatura przewodnika wzrosła pierwiastek kwadratowy z trzy koniec pierwiastka/3/9 razy.

Elektrony przewodnictwa w metalu można traktować jak cząstki klasycznego gazu doskonałego. Z termodynamiki wiadomo, że energia takiego gazu, będąca sumą energii kinetycznych jego cząstek, jest proporcjonalna do temperatury. Oznacza to, że kwadrat prędkości cząsteczek gazu jest proporcjonalny do temperatury gazu.

Przemyśl

Przećwicz