snelheid van elektronen door een draad

Moderator: physicalattraction

Gebruikersavatar
Berichten: 71

snelheid van elektronen door een draad

Mijn vraag gaat over de snelheid van elektronen in een draad. Ik lees op verschillende websites dat de snelheid van een elektron zeer laag is. De snelheid af zou hangen van de lengte, dikte en het materiaal van de draad. Een typische waarde was zo'n 10^-5 m/s. Stel nu:

P=1 W

U=1 V

I=1 A

Als ik uitreken hoeveel elektronen er per seconde 'voorbij' komen, vind ik:

1e= 1.602*10^-19 C

1 A = 1 C/s

aantal elektronen per seconde: 1/(1.602*10^-19)= 6.2*10^18

ieder elektron heeft een hoeveelheid bewegingsenergie, dat gelijk is aan:

Ek=0.5*m*v^2 = 4,6*10^-41 J (= 2.8*10^-22 eV)

Dit is wel héél weinig energie.

Voor de total energie dat per seconde passeert vind ik:

4,6*10^-41 J * 6.2*10^18 elektronen = 2,8*10^-22 J

Dit is héél wat minder dan de 1 J zoals boven werd aangenomen.

Is vraag me af waar ik de fout in ga, en of de snelheid van elektronen door een draad wel echt zo laag is?
Just think about it ;)


Gebruikersavatar
Berichten: 821

Re: snelheid van elektronen door een draad

Zou je echt een (elektrische) auto kunnen aandrijven,

door er elektronen tegen aan kunnen gooien?

De bewegingsenergie van de elektronen is niet gelijk aan de elektrische energie.

Berichten: 1.617

Re: snelheid van elektronen door een draad

Het aantal elektronen dat de doorsnede van de draad per seconde passeert is volgens mij correct bepaald.

De snelheid van elektronen hangt af van het aantal elektronen per volume eenheid en het oppervlak van de doorsnede.

Immers: als er weinig elektronen een grote snelheid hebben dan kan de stroom net zo groot zijn als veel elektronen die een kleine snelheid hebben. Als je zinvol wilt rekenen denk dan aan:

De dichtheid van de draad, de molmassa (=> atomen per volume eenheid) de valentie (aantal vrije elektronen per atoom), het oppervlak van de doorsnede. Volgens mij is dat de info waaruit de snelheid volgt.

Re: snelheid van elektronen door een draad

Komen de elektronen trager uit een weerstand dan ze erin gaan (wanneer de in- en uitgaande draden even dik en van het zelfde materiaal zijn)?

Berichten: 1.617

Re: snelheid van elektronen door een draad

Nee. Anders zou er in de weerstand lading opbouwen. De weerstand vertraagt alle elektronen in de stroomkring, dus ook die buiten de weerstand. Net zoals een vernauwing in een tuinslang al het water in de slang vertraagt, dus ook die buiten de vernauwing.

Gebruikersavatar
Berichten: 71

Re: snelheid van elektronen door een draad

kwasie schreef: do 21 nov 2013, 22:23
De bewegingsenergie van de elektronen is niet gelijk aan de elektrische energie.
Tja, maar waar komt dan de energie vandaan om uiteindelijk op 1 J/s uit te komen?
Anton_v_U schreef: do 21 nov 2013, 22:24
Immers: als er weinig elektronen een grote snelheid hebben dan kan de stroom net zo groot zijn als veel elektronen die een kleine snelheid hebben.
De stroomsterkte I is dan gelijk, maar het vermogen niet meer, ofwel de hoeveelheid J/s dat passeert.
Just think about it ;)

Re: snelheid van elektronen door een draad

Anton_v_U schreef: do 21 nov 2013, 22:38
Nee. Anders zou er in de weerstand lading opbouwen. De weerstand vertraagt alle elektronen in de stroomkring, dus ook die buiten de weerstand. Net zoals een vernauwing in een tuinslang al het water in de slang vertraagt, dus ook die buiten de vernauwing.


Dus zijn het niet de elektronen die de op te stoken energie naar de weerstand transporteren. Zie mijn eerdere link voor een uitleg hoe het wel werkt. Op school wordt het meestal verkeerd uitgelegd, omdat de juiste uitleg te ingewikkeld is.

Berichten: 1.617

Re: snelheid van elektronen door een draad

De stroomsterkte I is dan gelijk, maar het vermogen niet meer, ofwel de hoeveelheid J/s dat passeert.
Dit is niet de goede manier om er tegenaan te kijken. Als je aan elektrische energie denkt, denk dan aan potentiaalverschil en bewegende lading.

Gebruikersavatar
Berichten: 71

Re: snelheid van elektronen door een draad

kwasie schreef: do 21 nov 2013, 22:23
Zou je echt een (elektrische) auto kunnen aandrijven,

door er elektronen tegen aan kunnen gooien?


Als de snelheid van elektronen ongeveer 0.01 de lichtsnelheid was, dan zou dit inderdaad 100 W aan bewegingsenergie dat per seconde passeert kunnen verkrijgen. Vandaar dat ik een hoge snelheid van elektronen verwachte.
Just think about it ;)

Berichten: 1.617

Re: snelheid van elektronen door een draad

Dus zijn het niet de elektronen die de op te stoken energie naar de weerstand transporteren. Zie mijn eerdere link voor een uitleg hoe het wel werkt. Op school wordt het meestal verkeerd uitgelegd, omdat de juiste uitleg te ingewikkeld is.
Valt wel mee hoor.

Maar we kunnen beter on topic blijven: de (gemiddelde) snelheid van elektronen door een draad hangt alleen af van de stroomsterkte, de doorsnee van de draad en het aantal elektronen per volume eenheid. Dat heeft niets te maken met de elektrische energie. Ik had zelf ook beter niet over elektrische energie kunnen beginnen in dit topic want het is een misverstand dat dit er mee te maken heeft.

Gebruikersavatar
Berichten: 821

Re: snelheid van elektronen door een draad

@ dtw

Dan zit je ook nog met de 3e wet van Newton.

De elektronen zetten zich af in de accu.

Lang geleden... heb ik altijd gedacht dat elektriciteit met lichtsnelheid ging.

Gebruikersavatar
Berichten: 71

Re: snelheid van elektronen door een draad

...maar nog steeds vraag ik me af waar de 1 J/s vandaan komt als het niet de bewegingsenergie van de elektronen is.
Just think about it ;)

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.259

Re: snelheid van elektronen door een draad

dtw schreef: do 21 nov 2013, 23:01
...maar nog steeds vraag ik me af waar de 1 J/s vandaan komt als het niet de bewegingsenergie van de elektronen is.
Vraag je dan eens af waar de bewegingsenergie van je fiets vandaan komt, als dat niet uit de bewegingsenergie van de schakels van je ketting komt (die immers de energie overbrengen)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 71

Re: snelheid van elektronen door een draad

De aanname van mijn 1e bericht was 10^-5. Ik zat dus in de buurt. Met deze aanname is de totale bewegingsenergie van elektronen die per seconde passeren véél lager dan 1 J. Waar komt de energie die de weerstand (of wat dan ook) verbruikt per seconde dan vandaan?

De bewegingsenergie van mijn fiets is overgebrachte bewegingsenergie vanuit mijn benen. Ik zie niet waarom dit er toe doet. Er wordt juist aangetoond dat de bewegingsenergie van elektronen niet de 1 J veroorzaken. Wat dan?
Just think about it ;)

Reageer