铜中电子的速度

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所属分类:信号完整性

    以前常把电子在导体中移动的速度等同于信号在导体中传播的速度,而且接近于光速。看了信号完整性关于导体的传输特性之后,才发现自己是错了很久很久,搞了这么多年的硬件,这个都还不清楚,惭愧啊。

    假定导体的直径是1mm,流过的电流是1安培,根据每秒钟通过横截面的电子数,导线中的电子密度,和导线的横截面积,就可以计算出导线中电子的速度。其中,导线中的电流为:I=dQ/dt=q * n * A * V * dt/dt,可以得到,导线中电子的速度V=1/(q * n * A);

    其中,I表示导线中流过的电流,单位为安培,Q表示单位时间段内流过的电量,单位为C(库仑),t表示时间段,单位为s(秒),q表示一个电子所带的电量,大小为1.6 * pow(10,-19)C,n表示自由电子的密度,个/立方米,A表示导线的横截棉结,单位为平方米,V表示导线中电子的速度,单位为m/s;

    对于直径为1mm的导线,横截面约为A=pow(10,-6)平方米,带入电子的速度公式,电子的速度约为0.01m/s,相当于蚂蚁在地上爬的速度。

    从上可以得知,导线中电子的运动速度简直是可以忽略的,导线中电子的速度与信号的传播速度没有任何关系。

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