Какова скорость перемещения электронов в медном проводе диаметром 5 мм, через который протекает ток 100 А, в мм/c?

Суть вопроса: Скорость перемещения электронов в медном проводе

Описание: Для расчета скорости перемещения электронов в медном проводе, нам понадобятся две основные формулы. Первая формула связывает ток, плотность заряда и скорость единичного заряда:
I = n * q * v,
где I - ток, n - число зарядов, q - заряд единичного электрона, v - скорость перемещения единичного заряда.

Вторая формула связывает общий заряд провода, плотность заряда и его сечение:
Q = n * q * A,
где Q - общий заряд провода, n - число зарядов, q - заряд единичного электрона, A - площадь сечения провода.

Мы знаем, что общий заряд Q = I * t, где t - время, в течение которого протекает ток.

Таким образом, мы можем записать: I * t = n * q * A.

Объявим, что объемный заряд Q/A называется плотностью заряда:

ρ = n * q.

Исходя из определения плотности заряда, можем переписать формулу:
I * t = ρ * A.

Далее можем выразить плотность заряда ρ, как отношение массы провода (m) к его молярной массе (M) и объему провода (V):
ρ = m / (M * V).

Теперь можем записать итоговую формулу:
I * t = (m / (M * V)) * A.

Из этой формулы мы можем найти скорость перемещения электронов:

v = (I * t) / (q * A).

Подставив известные значения, получим:
v = (100 А * t) / (1,6 * 10^(-19) Кл * π * (0,005 м)^2),

где 1,6 * 10^(-19) Кл - заряд электрона.

Пример: Найдите скорость перемещения электронов в медном проводе диаметром 5 мм, через который протекает ток 100 А, если время, в течение которого протекает ток, составляет 5 секунд.

Совет: При решении задачи обратите внимание на то, что необходимо использовать площадь сечения провода, которая вычисляется по формуле A = π * r^2, где r - радиус провода.

Закрепляющее упражнение: Рассчитайте скорость перемещения электронов в медном проводе диаметром 3 мм, через который протекает ток 50 А, если время, в течение которого протекает ток, составляет 10 секунд. Ответ представьте в мм/c.