一根长为2m，横截面积为1.6×10-5m2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

Question

一根长为2m，横截面积为1.6×10^-5m²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=1×10^-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