Velocidad de arrastre en un hilo
De Laplace
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<center><math>\rho_m = P_\mathrm{Ag} N_\mathrm{Ag}\,</math>{{tose}}<math> N_e = N_\mathrm{Ag} = \frac{\rho_m}{P_\mathrm{Ag}}</math></center> | <center><math>\rho_m = P_\mathrm{Ag} N_\mathrm{Ag}\,</math>{{tose}}<math> N_e = N_\mathrm{Ag} = \frac{\rho_m}{P_\mathrm{Ag}}</math></center> | ||
- | El peso de un átomo de plata es igual al peso atómico, expresado en | + | El peso de un átomo de plata es igual al peso atómico, expresado en gramos, dividido por el número de Avogadro. Esto nos da la densidad de átomos |
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+ | N_\mathrm{Ag}=\frac{\rho_m N_A}{P_m} = \frac{10.47 \mathrm{g}/\mathrm{cm}^3\cdot 6.023\times 10^23 \mathrm{at}/\mathrm{mol}}{107.9\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}} = 5.84\times 10^{22}\,\frac{\mathrm{atomos}}{\mathrm{cm}^3}</math></center> | ||
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Revisión de 14:12 23 feb 2009
1 Enunciado
Halle la velocidad de arrastre de los electrones en un cable de plata de 0.5 mm² de sección por el cual circula una corriente de 100 mA.
2 Solución
La densidad de corriente en el hilo, si se distribuye uniformemente por sus sección será igual a
![J = \frac{I}{S}=2\times 10^{5}\,\frac{\mathrm{A}}{\mathrm{m}^2}](/wiki/images/math/1/f/5/1f596452af34f323e28cd6a7df3fc8da.png)
En un hilo metálico los únicos portadores de corriente son los electrones. Por ello, la densidad de corriente será igual a la densidad de carga de estos portadores multiplicada por su velocidad en la dirección de la corriente
![\mathbf{J} = \sum_k N_k Z_k e \mathbf{v}_k = -N_e e\mathbf{v}_e](/wiki/images/math/8/d/e/8def1d0f79417baadb8c1a80bf2ac754.png)
![\Rightarrow](/wiki/images/math/d/f/0/df09aea884019cb88a2957126faba316.png)
![J = N_e e v_e\,](/wiki/images/math/9/9/8/998faeabd581b888ed844387ec7b0b1a.png)
Cada átomo de plata contribuye con un electrón a la corriente. Por ello, el número de electrones de conducción por unidad de volumen coincide con el número de átomos de plata por unidad de volumen.
A su vez, podemos calcular la densidad numérica de átomos conociendo la masa atómica y la densidad de masa, ya que ésta será igual al número de átomos multiplicada por la masa de cada uno
![\rho_m = P_\mathrm{Ag} N_\mathrm{Ag}\,](/wiki/images/math/a/a/2/aa2ed8373980bc400f5d972ff0013abc.png)
![\Rightarrow](/wiki/images/math/d/f/0/df09aea884019cb88a2957126faba316.png)
![N_e = N_\mathrm{Ag} = \frac{\rho_m}{P_\mathrm{Ag}}](/wiki/images/math/7/a/1/7a1a3571cd58076528dfc2c400a9f81d.png)
El peso de un átomo de plata es igual al peso atómico, expresado en gramos, dividido por el número de Avogadro. Esto nos da la densidad de átomos
![N_\mathrm{Ag}=\frac{\rho_m N_A}{P_m} = \frac{10.47 \mathrm{g}/\mathrm{cm}^3\cdot 6.023\times 10^23 \mathrm{at}/\mathrm{mol}}{107.9\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}} = 5.84\times 10^{22}\,\frac{\mathrm{atomos}}{\mathrm{cm}^3}](/wiki/images/math/4/2/7/427df32a4f6f295b9cc03a962916a5eb.png)