Question

Сколько времени требуется электронам, чтобы добраться от автомобильного аккумулятора до двигателя? Будем считать, что ток составляет 300 А, и электроны проходят через медный провод с площадью поперечного сечения 0,21 см^2 и длиной 0,85 м. Количество носителей заряда в одном кубометре составляет 8,49⋅10^28. Заряд электрона по модулю равен e=1,6⋅10^−19 Кл. Ответ выразите в минутах, округлите до десятых.

Answer 1

Ответ:

13,5 минут

Объяснение:

Найдём объём всего медного провода V(всего) = S*l =1,785*10^-5 м^3 .Из условия мы знаем что в 1 м^3 находятся 8,49*10^28 носителей заряда (пусть N),тогда найдём сколько сколько носителей заряда (пусть K) будет в V(всего); K = N*V(всего) = 1,515465 * 10^23 шт. Для сила тока (Пусть i) справедлива формула : i=q/t ,где q-количество заряженных частиц, q = e*K = 2,425 * 10^5 Кл  ,t - время ,отсюда t = q/i = 808,3 сек. = 13,5 мин.

Answer 2

Чтобы рассчитать время, которое требуется электронам, чтобы добраться от автомобильного аккумулятора до двигателя, воспользуемся формулой:

Время (t) = (Объем проводника) / (Скорость движения электронов)

1. Рассчитаем объем проводника: Объем проводника (V) = Площадь поперечного сечения провода × Длина провода

V = 0,21 см² × 0,85 м = 0,21 × 10^(-4) м² × 0,85 м = 0,1785 × 10^(-4) м³

2. Рассчитаем количество электронов в проводнике: Объем проводника × Количество носителей заряда в одном кубометре

Количество электронов = 0,1785 × 10^(-4) м³ × 8,49 × 10^(28) м^(-3)

3. Рассчитаем заряд, переносимый всеми электронами: Количество электронов × Заряд электрона

Заряд = 0,1785 × 10^(-4) м³ × 8,49 × 10^(28) м^(-3) × 1,6 × 10^(-19) Кл/электрон

4. Рассчитаем время: Заряд / Ток

t = (0,1785 × 10^(-4) м³ × 8,49 × 10^(28) м^(-3) × 1,6 × 10^(-19) Кл/электрон) / 300 А

Теперь выполним вычисления:

t = 0,1785 × 8,49 × 1,6 × 10^(-4) × 10^(28) Кл/(А × м³) / 300 А

t = 0,23724 × 10^(28) Кл/(А × м³) / 300 А

t = 0,23724 × 10^(28-2) Кл/(А × м³)

t = 0,23724 × 10^(26) Кл/(А × м³)

Теперь переведем единицы, чтобы ответ был в минутах:

1 Кл/(А × м³) = 1/(1,6 × 10^(-19)) Кл/(1,6 × 10^(-19) А × м³) = 1/(1,6 × 10^(-19) А × м³) с/Кл

Таким образом,

t = 0,23724 × 10^(26) с / (1,6 × 10^(-19) А × м³)

t ≈ 1,48275 × 10^(7) с / (1,6 × 10^(-19) А × м³)

Теперь переведем секунды в минуты:

t ≈ 1,48275 × 10^(7) с / (1,6 × 10^(-19) А × м³) × (1 минута / 60 с)

t ≈ 2,47125 × 10^(-12) минут

Теперь округлим ответ до десятых:

t ≈ 2,5 × 10^(-12) минут

Ответ: Приблизительно 2,5 × 10^(-12) минут или 0,0000000000025 минуты.