Question

Медный проводник имеет длину 500 м и площадь поперечного сечения 0,5 мм2. а) Чему равна сила тока в проводнике при напряжении на его концах 12 В? Удельное сопротивление меди 1,7 · 10–8 Ом · м. б) Определите скорость упорядоченного движения электронов. Концентрацию свободных электронов для меди примите равной 8,5 · 1028 м–3, а модуль заряда электрона равным 1,6 · 10–19 Кл.

Answer 1

Решение во вложении:

Answer 2

а) Для определения силы тока в проводнике можно использовать закон Ома, который гласит, что сила тока (I) равна отношению напряжения (U) к сопротивлению (R):

I = U / R

Для нахождения сопротивления проводника воспользуемся формулой:

R = ρ * (L / A)

где ρ - удельное сопротивление материала проводника, L - длина проводника, A - площадь поперечного сечения проводника.

Подставляем известные значения:

ρ = 1,7 * 10^(-8) Ом * м L = 500 м A = 0,5 мм^2 = 0,5 * 10^(-6) м^2

R = (1,7 * 10^(-8) Ом * м) * (500 м) / (0,5 * 10^(-6) м^2)

R = 1,7 * 10^(-8) Ом * м * 10^3 / (0,5 * 10^(-6))

R = 3,4 * 10^5 Ом

Теперь можем найти силу тока:

I = U / R = 12 В / (3,4 * 10^5 Ом)

I ≈ 3,53 * 10^(-5) А

Ответ: Сила тока в проводнике при напряжении на его концах 12 В составляет примерно 3,53 * 10^(-5) А.

б) Скорость упорядоченного движения электронов можно найти, используя формулу:

v = I / (n * e * A)

где v - скорость упорядоченного движения электронов, I - сила тока, n - концентрация свободных электронов, e - модуль заряда электрона, A - площадь поперечного сечения проводника.

Подставляем известные значения:

I = 3,53 * 10^(-5) А n = 8,5 * 10^(28) м^(-3) e = 1,6 * 10^(-19) Кл A = 0,5 * 10^(-6) м^2

v = (3,53 * 10^(-5) А) / ((8,5 * 10^(28) м^(-3)) * (1,6 * 10^(-19) Кл) * (0,5 * 10^(-6) м^2))

v ≈ 1,31 * 10^(-3) м/с

Ответ: Скорость упорядоченного движения электронов примерно равна 1,31 * 10^(-3) м/с.