Formelmagi 31-1 Begrep/fysisk størrelse (31.1) Elektrontetthet i et stoff Definisjonsformel. Med frie elektroner menes de som er så løst bundne til atomene at de lar seg bevege av elektriske felt, slik at det oppstår en strøm. For gode ledere kan det være opptil flere slike elektroner per atom. N og volum Kun frie elektroner er inntegnet. For å få bevegelse mot venstre, må det være et elektrisk felt mot høyre i stoffet.

Formelmagi 31-2 (31.1) Elektrisk strøm og elektrontetthet Avledet formel. Kan utledes ved å lage en modell for hvor mye ladning som passerer et tverrsnitt av lederen per sekund. Hva forteller formelen? Formelen forteller at strømmen er proporsjonal med elektron- tettheten, med arealet av lederen og med elektronenes driftsfart gjennom lederen. For en gitt leder er det kun vd som kan endres. Elektronhastigheten er bestemt av det elektriske feltet som utøver en elektrisk kraft på elektronene. A Merknad: I Knight (side 944) står formelen oppført uten elementærladningen e. Da forteller formelen om antall elektroner som passerer per sekund.

Formelmagi 31-3 Begrep/fysisk størrelse (31.3) Strømtetthet Definisjonsformel. Definerer strømtettheten i et materiale som fører en elektrisk strøm. Merknad. Strømformelen inneholder lederens tverrsnitt A. Det er ønskelig å ha en fysisk størrelse som er uavhengig av arealet. Det er J, fordi

Formelmagi 31-4 (31.3) Strømtetthet Avledet formel. Utledet fra uttrykket for strømtetthet og et uttrykk for gjennomsnittlig driftshastighet som kan utledes ved å se på kraft på elektronene (eE) og hvor lang tid (t ) som går mellom hver gang et elektron kolliderer.

Formelmagi 31-5 Begrep/fysisk størrelse (31.4) Konduktivitet (ledningsevne) Definisjonsformel. Definerer en elektrisk konstant som er et mål for et stoffs evne til å lede elektrisk strøm. J E Hva forteller formelen? Konduktiviteten er proporsjonal med elektrontettheten og med tiden som går mellom hver kollisjon (t). Elektrontettheten er den viktigste. Strømtettheten avhenger av konduktiviteten i stoffet og er proporsjonal med det elektriske feltet som driver elektronene. Merknad. I elektrostatikk lærte vi at E = 0 inne i metaller (perfekte ledere). Dette er ikke elektrostatikk, men likevel er E tilnærmet lik null, fordi s er så stor at det kreves bare et svakt felt for å lage en strøm .

Formelmagi 31-6 (31.5) Ohms lov, resistivitet og resistans Avledet formel. Utledet fra sammenhengen mellom strøm og strømtetthet, sammenhengen mellom strømtetthet og elektrisk feltstyrke, samt sammenhengen mellom spenning og feltstyrke. Merknad. R kalles resistans. Det er vanlig å definere en størrelse som kalles resistivitet: r = 1/s, slik at resistansen blir R = r L/A. L I DV A