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Level 3
Level 3 setzt die Grundlagen der Vektorrechnung, Differential- und Integralrechnung voraus. Geeignet für Studenten und zum Teil Abiturienten.

Formel: Drude-Modell Stromdichte   Elektrisches Feld   Stoßzeit   Elektronendichte  

\[ j ~=~ \frac{n \, e^2 \, \tau}{m_{\text e}} \, E \] \[ j ~=~ \frac{n \, e^2 \, \tau}{m_{\text e}} \, E \] \[ E ~=~ \frac{m_{\text e}}{ n \, e^2 \, \tau } \, j \] \[ \tau ~=~ \frac{ m_{\text e} }{ n\,e^2 } \, \frac{j}{E} \] \[ n ~=~ \frac{ m_{\text e} }{ \tau \, e^2 } \, \frac{j}{E} \] \[ m ~=~ n\,\tau \, e^2 \, \frac{E}{j} \] Formel umstellen
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Streuung eines Elektrons - Drude-Modell

Stromdichte

\( j \)
Einheit \( \frac{\text A}{\text{m}^2} \)
Elektrische Stromdichte gibt den Strom an, der eine Querschnittsfläche passiert.

Elektrisches Feld

\( E \)
Einheit \( \frac{\text V}{\text m} \)
Angelegtes externes elektrisches Feld, das eine Stromdichte \(j\) verursacht. Mit steigendem E-Feld steigt auch die Stromdichte.

Stoßzeit

\( \tau \)
Einheit \( \text{s} \)
Stoßzeit ist die Zeit, die zwischen zwei Stößen vergeht. Während dieser Zeit wird das Elektron stoßfrei durch das elektrische Feld auf die Driftgeschwindigkeit beschleunigt.

Elektronendichte

\( n \)
Einheit \( \frac{1}{\text{m}^3} \)
Elektronendichte gibt die Elektronenanzahl pro Volumen an.

Masse

\( m \)
Einheit \( \text{kg} \)
Masse des Elektrons. Die Ruhemasse des Elektrons ist: \( m ~\approx~ 9.109 \,\cdot\, 10^{-31} \, \text{kg} \).

Elementarladung

\( e \)
Einheit \( \text{C} \)
Elementarladung ist die elektrische Ladung des Elektrons und hat den Wert: \( e ~\approx~ -1.602 \,\cdot\, 10^{-19} \, \text{C} \).
Details zur Formel
  • Zusammenfassung: Mit dieser Formel (aus dem Drude-Modell) kannst Du die Stromdichte berechnen, wenn die Stoßzeit, Elektronendichte und elektrisches Feld gegeben sind.
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