Какова плотность электронов и сила тока в плазменной дуге плазмотрона, если концентрация электронов в дуге составляет

Предмет вопроса: Плотность электронов и сила тока в плазменной дуге плазмотрона

Объяснение:
Плотность электронов в плазменной дуге определяется как количество электронов, находящихся в единичном объеме. Для решения этой задачи, мы будем использовать формулу для расчета плотности электронов в плазме, а также формулу связи между плотностью электронов и силой тока.

Шаг 1:
Для расчета плотности электронов мы используем формулу:
p = n * e,
где p - плотность электронов, n - концентрация электронов, e - элементарный заряд.

Шаг 2:
Подставляем значения в формулу:
p = (10^19 м^–3) * 1,6*10^-19 Кл,
где 1,6*10^-19 Кл - значение элементарного заряда.

Шаг 3:
Вычисляем плотность электронов:
p = 1,6 м^-3 Кл.

Шаг 4:
Сила тока в плазменной дуге определяется как плотность электронов, умноженная на площадь поперечного сечения дуги и на электронную скорость.
Формула выглядит так:
I = p * A * v,
где I - сила тока, p - плотность электронов, A - площадь поперечного сечения, v - скорость электронов.

Шаг 5:
Подставляем значения в формулу:
I = (1,6 м^-3 Кл) * ((π * (5 мм / 2)^2) * (10^3 мм)^2) * v,
где π ≈ 3,14, (5 мм / 2)^2 - площадь круга радиусом 5 мм, (10^3 мм)^2 - приведение единицы измерения площади в метры.

Шаг 6:
Умножаем и сокращаем единицы:
I = (1,6 м^-3 Кл) * (π * 6,25 * 10^3 * 10^-6 м^2) * v,
I = 3,14 * 0,00625 Кл * v,
I = 0,019625 Кл * v.

Шаг 7:
Получаем силу тока в зависимости от скорости электронов.

Электронная температура:
По задаче, электронная температура составляет 10^5 К.

Совет:
Для лучшего понимания задачи, ознакомьтесь с основными формулами и понятиями из физики и электротехники. Также помните о переводах единиц измерения, иногда требуется приводить физические величины в одни и те же единицы, чтобы упростить расчеты.

Задача на проверку:
Найдите силу тока в плазменной дуге плазмотрона, если скорость электронов равна 10^6 м/с.