Сколько электронов в среднем переходит с одной обкладки конденсатора на другую за время t=1нс, если электрический

Тема урока: Электроемкость и заряд

Описание:

Электроемкость (C) конденсатора определяет, сколько заряда (Q) может быть запасено на его обкладках при заданном напряжении (U). Формула, связывающая эти величины, выглядит так: C = Q/U.

В данной задаче нам дано значение электрического тока, вызванного утечкой заряда между обкладками конденсатора (I). Для упрощения расчетов, предположим, что электрический ток равномерный и не меняется со временем, а также, что время перехода электронов с одной обкладки на другую (t) равно 1 нс (наносекунда).

Электрический ток, вызванный утечкой заряда, можно выразить как I = ΔQ/Δt, где ΔQ - изменение заряда, а Δt - изменение времени. Заметим, что заряд, переходящий с одной обкладки на другую за время t, для данной задачи является ΔQ.

Теперь мы можем приравнять электрический ток вызванный утечкой заряда к ΔQ/Δt. Из данной нам формулы I = 0,8 I нА и t = 1 нс можно записать: 0,8 I нА = ΔQ / 1 нс.

Для нахождения количества электронов, переходящих с одной обкладки на другую, нам необходимо знать элементарный заряд (e) - заряд одного электрона. Значение элементарного заряда равно e = 1,6 * 10^(-19).

Для нахождения количества электронов, переходящих за время t с одной обкладки на другую, необходимо разделить ΔQ на величество элементарного заряда. ΔQ/e = количеству электронов. Подставим эту формулу полученные значения: 0,8 I нА = (ΔQ /e) / 1 нс.

Теперь мы можем найти количество электронов (N) по формуле N = (0,8 I нА * 1 нс) / e.

Демонстрация:
Зная, что I = 0,8 нА, t = 1 нс и e = 1,6 * 10^(-19), мы можем подставить значения в формулу:
N = (0,8 * 10^(-9) A * 1 * 10^(-9) s) / (1,6 * 10^(-19) C)
N = 8 * 10^(-10) A*s / (1,6 * 10^(-19) C)
N = 5 * 10^9

Совет:
Для лучшего понимания электроемкости и заряда, рекомендуется ознакомиться с основными понятиями и формулами электростатики и электродинамики. Изучение примеров и проведение дополнительных практических задач помогут закрепить материал.

Дополнительное упражнение:
Если электрический ток, вызванный утечкой заряда в пространстве между обкладками конденсатора, равен I = 1,2I нА и время перехода электронов с одной обкладки на другую (t) равно 2 нс, сколько электронов в среднем переходит с одной обкладки на другую? Ответ округлите до целого числа.