La velocidad térmica del electrón libre en un conductor metálico varía de $10^5\ \mathrm{m/s}$ $10^6\ \mathrm{m/s}$. A pesar de la alta velocidad, los electrones libres no escapar de la superficie metálica. ¿Por qué?
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Shane
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Los electrones están ligados al metal por la atracción de los núcleos. Después de la evaluación de los núcleos por otros electrones en el metal, hay una red de campo eléctrico de la creación de una barrera de potencial de los electrones para escapar. Esta barrera de potencial se llama a la función de trabajo y se define con respecto a la energía de Fermi de electrones. La función de trabajo es generalmente de alrededor de un par de voltios de electrones, mientras que la energía de fermi es generalmente de alrededor de $10\,\mathrm{eV}$. Esto significa que hay alrededor de un $12\,\mathrm{eV}$ barrera de potencial de los electrones a través de venir antes de que puedan escapar.
En una escala de temperatura, la energía de fermi corresponde a $T=E/k_b\approx10\,000\,\mathrm{K}$ Esto significa que la temperatura de la sala, y hasta un par de $1000\,\mathrm{K}$, el "libre" de electrones es un gas de fermi degenerado de gas, y los electrones rara vez tienen una energía mayor, a continuación,$10\,\mathrm{eV}$.
La correspondiente velocidad en degenerada electrónica de sistemas es la velocidad de fermi o por la velocidad de la forma más rápida de electrones en el gas de electrones degenerados:
$$v_f=\sqrt{E_f/2m}=\sqrt{10\,\mathrm{eV} ~/~ (2\times 0.5\,\mathrm{MeV}/c^2)}\approx 10^{-3}c,$$
lo que es incluso más rápido que la velocidad que se cita.
christo16
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2546
Los electrones en el conductor que no son gratis, son también viaja a alta velocidad, pero que están vinculados a determinados átomos. Se requiere energía para eliminarlos. El 'libre' de los electrones en el conductor no son realmente libres. Ellos no están enlazados a átomos individuales, sino que son compartidas por y enlazado a un gran número de átomos que forman una microscópica de cristal llamado "grano". Todavía se requiere de energía para eliminarlos de un grano, pero no tanto como para extraer los electrones se adjunta a los átomos individuales.
Los granos están muy próximos entre sí, por lo que requiere muy poca energía de un electrón a superar la barrera de energía y "salto" de un grano a otro a lo largo del conductor. Por lo general no son adyacentes granos fuera del conductor, por lo que los electrones no salto fuera de él, a menos que, por ejemplo, el otro conductor se coloca en contacto con ella, o el campo eléctrico en la superficie del conductor es lo suficientemente fuerte para vencer la fuerza de mantenimiento de los electrones en el interior de los granos, o una colisión con un fotón da el electrón más energía. La mínima diferencia de potencial para que esto suceda se llama a la Función de Trabajo.
Veeru A S
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121
Si usted retire $n$ electrones del metal, el metal se convierte en $+ne$ cargada positivamente. Un electrón que intenta salir de la superficie será empujado hacia atrás por las fuerzas de atracción. En otras palabras, un electrón no tiene la energía suficiente para superar la barrera de potencial.
Puede suministrar energía a los electrones por calentamiento o por el resplandor de la luz sobre el metal. Esto le dará suficiente energía para que los electrones para superar la barrera de potencial. Los fenómenos son conocidos como la emisión termoiónica y el efecto fotoeléctrico , respectivamente.
Marco
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21
No puedo proporcionar los datos numéricos exactos aún, pero puedo dar una explicación básica. En pocas palabras, los electrones en forma de enrejado del metal una nube limitada, libre de moverse dentro de la red. Esta nube de electrones libres forma enlaces metálicos con los núcleos cargados positivamente. Estos bonos unir un metal. Ahora, partiendo de análisis espectroscópico, la energía de los electrones es simplemente no suficiente para superar el potencial de barrera-dejando la superficie del metal.
