elektronernes hastighed

Du ved, at lederens tværsnitsareal er π·r², og så kan du regne ud, hvor mange elektroner, der er pr. meter, hvis der er en enkelt elektron pr. kobberatom.

Hvis du så kender strømstyrken i Ampere (=Coulomb pr. sek), kan du regne ud, hvor mange elektroner, der skal passere pr. sekund.

Derfor kan du så regne ud, hvor mange meter, der skal passere pr. sekund, og det er jo hastigheden.

for en ideal  leder hvis atomer alle bidrager
med én elektron per atom
til ledningsevnen
                                 
   gælder                       v_middel = (M/(F·ρ·0,25·π·d²)) · I     

som for en kobberleder med tværsnitsdiameter 2,0 mm og som gennemløbes af en strømstyrke på 1 A
giver
                                       v_middel =  ((0,063546 kg/mol) / ((96485,3 As/mol)·(8930 kg/m³)·0,25·π·(0,002 m)²))·(1 A) =

                                               2,35·10^-5 m/s ≈ 0,02 mm/s      (i præferenceretningen)

Vi er enige om resultatet.

Og det er jo ikke ret hurtigt, så man kan undre sig over, hvorfor man ser de programsatte TV-udsendelser til de rette tidspunkter og ikke året efter. Med den hastighed tager det jo ca. 10⁸ sekunder ≈ 3 år for elektronerne at bevæge sig en kilometer.

Det skyldes, at elektronerne i lederen frastøder hinanden meget voldsomt, så de næsten bevæger sig gennem lederen som en stiv stang. Hvis man sparker til en enkelt elektron, sparker man til dem allesammen. Signaler kan dog ikke bevæge sig hurtigere end lyshastigheden, så "stangen" må være lidt elastisk.

elektronerne har jo ikke samme retning i sammenstødene, så der bliver ikke noget "stift" over det.

Elektronerne har store hastigheder før og efter stødene i alle retninger. De 0,02 mm/s i gennemsnit i præferenceretningen, dvs den af spændingsforskellen forårsagede, er ikke imponerende. Hvis den var det, ville lederen jo hurtigt blive "tømt" for ledningsevne.
Så alle er tilfredse.

De udsendte EM-felter udbredes med hastigheden c, så alle danskere skal nok få nyheder og underholdning til tiden.

Jeg vil argumentere for, at der ikke er nogen "stød".

Coulombs lov for to elektroner i afstanden 10^-10 m giver en frastødning på 2,3·10^-8 N. Hvis der kun var to elektroner, ville det give en acceleration på 2,5·10²² m/s².

Det må betyde, at elektronerne holder hinanden meget effekivt i faste positioner. Hvis man - i en leder - kunne flytte en enkelt elektron et lille stykke, må naboelektronerne give efter med en acceleration på 2,5·10²² m/s².

Det forekommer mig, at de ikke kan nå at støde sammen, når de skal "give efter" med sådan en acceleration.

Jeg har dog ikke læst noget om det.