Question

По проводнику поперечным сечением S = 1 мм2 течёт ток силой I = = 240 мА. Концентрация свободных электронов, участвующих в создании тока в проводнике, n = 5·1022 см−3. Считая, что все свободные электроны движутся с одинаковой средней скоростью, найдите эту среднюю скорость v и сравните её со скоростью распространения электромагнитного поля в проводнике, которую можете принять равной скорости света в вакууме.

Answer 1

Ι=q/t
q=eN=enV=enSL=enSvt
v=I/enS
ответ  3 10⁻⁵м/с  скорость поля больше в 10¹³
е заряд електрона N количество електронов V объем 

Answer 2

Для нахождения средней скорости свободных электронов в проводнике можно воспользоваться формулой для тока:

I = n * q * S * v,

где: I - сила тока (240 мА), n - концентрация свободных электронов (5 * 10^22 см^(-3)), q - заряд электрона (1.60219 * 10^(-19) Кл), S - площадь поперечного сечения проводника (1 мм^2 = 1 * 10^(-4) см^2), v - средняя скорость свободных электронов (которую нам нужно найти).

Давайте решим уравнение относительно v:

240 * 10^(-3) A = (5 * 10^22 см^(-3)) * (1.60219 * 10^(-19) Кл) * (1 * 10^(-4) см^2) * v.

Теперь давайте рассчитаем значение v:

v = (240 * 10^(-3) A) / ((5 * 10^22 см^(-3)) * (1.60219 * 10^(-19) Кл) * (1 * 10^(-4) см^2)),

v ≈ 2997270 м/с.

Средняя скорость свободных электронов в проводнике составляет примерно 2 997 270 м/с.

Теперь сравним эту скорость с скоростью распространения электромагнитного поля в проводнике, которую принимаем равной скорости света в вакууме (c ≈ 299792458 м/с). Средняя скорость свободных электронов в данном проводнике значительно меньше скорости света, что обычно характерно для проводников.