(2010?崂山区模拟)演绎式探究:
课题:金属导电研究
演绎推理内容:已知带电粒子在电场作用下能作定向运动,可以推知金属内部自由电子在电场力作用下能作定向运动,所以金属能导电,且导体中的电流强度I=
.
问题:金属内部自由电子定向运动的平均速率怎样?
研究过程:建立如图模型:
①自由电子沿着截面积为S 的金属导体运动;
②自由电子定向运动的平均速率为 v.
已知每个电子所带电荷为e,单位体积内的电子数为n,
可以推导出金属内部自由电子平均速率 v 的数学表达式.推导过程如下:(请你填写每步结果)
①在△t时间内,通过导体某一截面(截面积为S)的电子数量为N=
nSv△t
nSv△t
;
②在△t时间内通过导体某一截面的电荷电量为△q=
enSv△t
enSv△t
;
③在△t时间内通过金属导体的电流强度为I=
enSv
enSv
;
④则金属内部自由电子定向运动的平均速率v=
I/enS
I/enS
.
经实际带入某金属的有关数据可知,金属内部自由电子的定向运动的平均速率是很小的,数量级达10
-5m/s.