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électromagnétisme (MP) · Chapitre 1 · Application directe du cours

Libre parcours moyen des électrons du cuivre (modèle de Drude)

Sources du champ électromagnétique · niveau 2

Énoncé

Modèle non exigible. Les électrons de conduction du cuivre se déplacent, entre deux collisions, à la vitesse de Fermi , bien plus grande que leur vitesse de dérive. Estimer le libre parcours moyen , avec le temps de relaxation de l'exercice précédent, et le comparer à la distance entre deux atomes voisins du cuivre, . Commenter.

Corrigé

Un électron parcourt en moyenne environ cent cinquante distances interatomiques entre deux collisions : l'image naïve d'un électron qui heurterait chaque ion du réseau est fausse d'un facteur supérieur à cent. Un réseau parfaitement périodique ne diffuse pas les électrons (c'est un résultat de physique quantique) ; les collisions sont dues aux défauts et aux vibrations du réseau, d'où une conductivité qui augmente quand la température baisse. On notera aussi que est du même ordre que le côté du volume mésoscopique du cuivre (TD, exercice 1).

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