Maailmataju 2018

kus kvantarvuks on n = 1, 2, 3 ... ja
= .
Seetõttu saame elektroni potentsiaalse energia avaldiseks: = . Elektroni potentsiaalne
energia vesiniku aatomis on -4,35 * 10 -18 J, kuid vesiniku aatomisse kuuluva elektroni asukohas on
väljatugevus 5 * 10 11 V/m.
Elementaarlaeng
Aegruumi augu tekitamiseks on vaja reaalselt väga suurt elektrienergiat ehk elektrilaengut, kuid
keha elektrilaeng ei saa olla mistahes suur, sest siis hakkavad laengute vahel ilmnema tõukejõud,
mis takistaksid aegruumi augu tekkimist. Niisamuti ka keha elektrimahtuvus C ei võimalda omada
mistahes suurt laengut. Igasugune laeng q moodustub elementaarlaengutest ehk see tähendab ta on
elementaarlaengu e täisarvkordne:
=
ja seega laengu kontsentratsiooni N saame
=
=
Kui laengu q suurus on 1,17 * 10 17 (C) ja e on elementaarlaeng 1,60 * 10 -19 (C), siis saame
laengu kontsentratsiooni N suuruseks 7,34 * 10 35 . See arv näitab meile seda, et kui palju
elementaarlaenguid ehk e-sid ( näiteks elektrone ) on vaja vastava laengu q tekitamiseks. See arv
võib näidata ka osakeste arvu. Kuna see arv on tõesti väga suur, siis võrdluseks toogem välja
mõningaid näiteid laengute kontsentratsioonidest:
1. Taskulambi hõõgniidis ( kui pindala S võrdub 3 * 10 -10 m 2 ja voolutugevus I on 0,3 A ) on
laengukandjate kontsentratsioon 1,3 * 10 29 m -3 .
2. Ühes kuupsentimeetris vases on 8,5 * 10 22 juhtivuselektroni, kui vase tihedus on 8960 kg/m 3 ,
molaarmass on 63,5 g/mol, vaskjuhtme ristlõikepindala S on 1 mm 2 ja läbib vool 1 A. Iga vase
aatomi kohta tuleb üks juhtivuselektron.
3. Kuid vabade elektronide kontsentratsioon metallis võib olla ka 10 29 m -3 .
Kui igast aatomist eraldub üks elektron, siis on elektronide kontsentratsioon ( elektronide arv n
ruumalaühikus ) võrdne aatomite arvuga ruumalaühikus. Arvutame n väärtuse. Aatomite arv
ruumalaühikus on
kus δ on näiteks metalli tihedus ja η on kilogrammaatomi mass. Avogadro arv on N A . Metallide
korral on δ/η väärtus vahemikus 20 kmool/m 3 ( kaalium ) kuni 200 kmool/m 3 ( berüllium ). See
275