Домашние задания: Физика
Физика. Задача на плотность тока
1.Плотность тока в проводнике 1,6*10° А/м2, за время через проводник проходит 10^20 электронов. Найти площадь поперечного сечения проводника.
Задача с двумя неизвестными.
s -сечение продника, t - время прохождения заряда Q указанного числа n электронов , e- заряд одного электрона
Q=e*n; J=A/s=Q/(s*t)=e*n/(s*t)
st=e*n/J
Задавая значение одной неизвестной (t) можно определить s.
s -сечение продника, t - время прохождения заряда Q указанного числа n электронов , e- заряд одного электрона
Q=e*n; J=A/s=Q/(s*t)=e*n/(s*t)
st=e*n/J
Задавая значение одной неизвестной (t) можно определить s.
Для решения задачи воспользуемся формулой:
J = I / A,
где
I - сила тока,
A - площадь поперечного сечения проводника.
Сначала найдем силу тока:
I = q / t,
где
q - заряд электрона,
t - время, за которое через проводник проходят электроны.
Заряд электрона q = 1.6*10^-19 Кл (кол-во электричества одного электрона).
Таким образом,
I = (1.6*10^-19 Кл * 10^20) / t.
Теперь подставим это значение в основную формулу:
1.6*10^0 А/м^2 = (1.6*10^-19 Кл * 10^20) / A / t.
Учитывая, что t - это время, можно написать:
t = L / v,
где
L - длина проводника,
v - скорость движения электронов.
Поскольку информации о длине проводника недостаточно, допустим, что он равен 1 м. Тогда остается найти скорость электронов. Для этого воспользуемся формулой:
I = nev,
где
n - концентрация электронов (количество электронов в 1 м^3),
e - заряд электрона,
v - скорость движения электронов.
Концентрацию электронов мы не знаем напрямую, но можем выразить через плотность проводимости материала проводника:
n = N / V = ρ / (e*м),
где
N - количество электронов в проводнике,
V - объем проводника,
ρ - плотность проводимости материала проводника.
Поскольку проводник однородный, то плотность проводимости не должна меняться вдоль него. Тогда:
n = N / V = N / (A*L) = n*A*L / A*L = n,
то есть, концентрация не зависит от площади поперечного сечения проводника и равна отношению количества электронов к объему проводника.
Подставляя полученное выражение для концентрации электронов в формулу для силы тока, получаем:
1.6*10^0 А/м^2 = (1.6*10^-19 Кл * 10^20) / A / (L / (ρ/e*м)),
где ρ/e*м - удельное сопротивление материала проводника.
Учитывая, что удельное сопротивление расчетного материала может быть разным, мы не можем найти конкретное значение площади поперечного сечения. Вместо этого можем записать общую формулу:
A = (ρ*v / (1.6*10^-19 Кл * 10^20)).
Значение удельного сопротивления и скорости движения электронов должны быть известны для расчета площади поперечного сечения проводника.
J = I / A,
где
I - сила тока,
A - площадь поперечного сечения проводника.
Сначала найдем силу тока:
I = q / t,
где
q - заряд электрона,
t - время, за которое через проводник проходят электроны.
Заряд электрона q = 1.6*10^-19 Кл (кол-во электричества одного электрона).
Таким образом,
I = (1.6*10^-19 Кл * 10^20) / t.
Теперь подставим это значение в основную формулу:
1.6*10^0 А/м^2 = (1.6*10^-19 Кл * 10^20) / A / t.
Учитывая, что t - это время, можно написать:
t = L / v,
где
L - длина проводника,
v - скорость движения электронов.
Поскольку информации о длине проводника недостаточно, допустим, что он равен 1 м. Тогда остается найти скорость электронов. Для этого воспользуемся формулой:
I = nev,
где
n - концентрация электронов (количество электронов в 1 м^3),
e - заряд электрона,
v - скорость движения электронов.
Концентрацию электронов мы не знаем напрямую, но можем выразить через плотность проводимости материала проводника:
n = N / V = ρ / (e*м),
где
N - количество электронов в проводнике,
V - объем проводника,
ρ - плотность проводимости материала проводника.
Поскольку проводник однородный, то плотность проводимости не должна меняться вдоль него. Тогда:
n = N / V = N / (A*L) = n*A*L / A*L = n,
то есть, концентрация не зависит от площади поперечного сечения проводника и равна отношению количества электронов к объему проводника.
Подставляя полученное выражение для концентрации электронов в формулу для силы тока, получаем:
1.6*10^0 А/м^2 = (1.6*10^-19 Кл * 10^20) / A / (L / (ρ/e*м)),
где ρ/e*м - удельное сопротивление материала проводника.
Учитывая, что удельное сопротивление расчетного материала может быть разным, мы не можем найти конкретное значение площади поперечного сечения. Вместо этого можем записать общую формулу:
A = (ρ*v / (1.6*10^-19 Кл * 10^20)).
Значение удельного сопротивления и скорости движения электронов должны быть известны для расчета площади поперечного сечения проводника.
Ира Павлив
Можно более кратко, только решение
Похожие вопросы
- Физика задача перменный ток
- Физика. Задача на Мощность.
- РЕБЯТА, НУЖНА ПОМОЩЬ ПО ФИЗИКЕ! ЗАДАЧИ ЭТИ НЕ ЧИСЛЯТСЯ В РЕШЕБНИКАХ!
- Физика задача про нефтяное пятно
- Физика, задача на колебания
- Физика. Задача на ЗСИ. Из орудия выстрелили вертикально вверх
- Физика, задача по термодинамике
- Помогите пожалуйста по физике тесты регельмана, средняя школа электрический ток
- Задачи по физике
- Сделать 2 задачи по физике