Прохождение электронов по проводу
Каково время, которое требуется электронам для того, чтобы пройти от автомобильного аккумулятора до двигателя?
Каково время, которое требуется электронам для того, чтобы пройти от автомобильного аккумулятора до двигателя? Предположим, что ток составляет 300 А, и электроны проходят через медный провод с площадью поперечного сечения 0,21 см2 и длиной 0,85 м. В одном кубометре находится 8,49⋅10 в 28 степени носителей заряда. Заряд электрона составляет по модулю e=1,6⋅10 в −19 степени Кл. Пожалуйста, выразите ответ в минутах, округлите до десятых.
10.11.2024 19:35
Написать свой ответ:
Описание:
Для решения этой задачи, нам необходимо использовать закон Ома, который гласит: U = I * R, где U - напряжение, I - ток и R - сопротивление. Зная эту формулу, мы можем вычислить сопротивление провода для определения времени, которое требуется электронам, чтобы пройти через него.
Сопротивление провода можно вычислить, используя формулу R = ρ * (L / A), где ρ - удельное сопротивление вещества провода, L - длина провода, а A - его площадь поперечного сечения.
Удельное сопротивление меди составляет около 1,68 * 10 в -8 степени Ом * м. Заменив все известные значения в формуле, мы можем вычислить сопротивление провода.
Теперь, зная сопротивление и ток, мы можем вычислить напряжение, используя закон Ома. Заменив известные значения, мы можем найти напряжение.
Наконец, чтобы найти время, нам нужно выразить ответ в минутах. Для этого мы используем формулу t = (U / I) / 60, где t - время.
Демонстрация:
Дано:
Ток (I) = 300 A
Площадь поперечного сечения провода (A) = 0,21 см2 (0,21 * 10 в - 4)
Длина провода (L) = 0,85 м
Удельное сопротивление меди (ρ) = 1,68 * 10 в - 8 Ом * м
Заряд электрона (e) = 1,6 * 10 в - 19 Кл
Количество носителей заряда (N) = 8,49 * 10 в 28
1. Найдем сопротивление провода:
R = ρ * (L / A)
R = 1,68 * 10 в - 8 Ом * м * (0,85 м / (0,21 * 10 в - 4))
R ≈ 6,8 Ом
2. Найдем напряжение:
U = I * R
U = 300 A * 6,8 Ом
U ≈ 2040 В
3. Найдем время:
t = (U / I) / 60
t = (2040 В / 300 A) / 60
t ≈ 0,1133 минуты (округляем до десятых)
Ответ: Время, которое требуется электронам, чтобы пройти от автомобильного аккумулятора до двигателя, составляет приблизительно 0,1 минуты.
Совет:
Чтобы лучше понять концепцию прохождения электронов через проводник, рекомендуется познакомиться с основными понятиями электрического тока, напряжения и сопротивления. Изучите формулу Ома и поймите, как связаны эти понятия. Также будьте внимательны к единицам измерения, чтобы правильно подставлять значения в формулы.
Ещё задача:
Предположим, что ток составляет 500 А, площадь поперечного сечения провода - 0,15 см2, а его длина - 1 м. Удельное сопротивление меди - 1,72 * 10 в - 8 Ом * м. Сколько времени понадобится электронам, чтобы пройти от одной точки провода до другой? (Ответ округлите до десятых.)