Медный проводник имеет длинут 500 м и площадь поперечного сечения 0,5 мм2..а)чему равна сила тока в проводнике при напряжении на его концах 12В?удельноесопротивление меди 1,7 умножить 10 -8 степени Ом умноженных на м б)Определите скорость упорядоченного движения электронов.Концентрацию свободного движения для меди равной 8,5 умножить на 10 в 28 степени метров в минус 3 степени ,а модуль заряда электрона равным 1,6 умножить на 10 в минус 19 степени Кл в)К первому проводнику последовательно подсоединили второй медный проводник вдвое большего диаметра.Какой будет скорость упорядоченного движения электронов во втором проводнике?
Решение для вопроса а) Что мы знаем о токе, напряжении и сопротивлении? I=U/R, U=I*R I - ток в Амперах, U - напряжение в Вольтах R - сопротивление в Омах Что такое ток величиной в 1 Ампер? Это такой ток, при котором за 1 секунду через проводник проходит заряд в 1 Кулон. 1 А = 1 Кл/с (1 Ампер равен 1 Кулон в секунду) Что нам известно из условий? U = 12 В - напряжение р = 1,7*10e-8 Ом*м - удельное сопротивление "ро" (величина сопротивления проводника сечением 1 квадратный метр и длиной 1 метр). Наш проводник имеет сечение S=0,5 мм^2 или 0,0000005 м^2 или 0,5*10e-6 м^2 (в одном кв. метре 1000000 кв.миллиметров - 1000*1000) и длину L=500м Получаем сопротивление проводника R=p*L/S=1,7*10e-8 * 500 / 0,5*10e-6 = 0,000000017*500/0,0000005 = 17 Ом Ток тогда будет: I=U/R=12/17 A (0,706... Aмпер) Решение для вопроса б) Сила тока I так же выражается через следующие величины: I=e*n*S*Vср е - заряд электрона, Кл n - концентрация электронов, шт/м^3 (штук на кубометр) S - площадь сечения, м^2 Vср - средняя скорость упорядоченного движения электронов, м/с Поэтому Vср=I/(e*n*S)= (12/17) / (1,6*10e-19 * 8,5*10e+28 * 0,5*10e-6) = 11,657*10e-3 м/с (или 11,657 мм/с) Решение для вопроса в) Рассуждаем аналогично решению а) и б) Сначала нужно найти общий ток (общее сопротивление). Т.к. в условии в) говорится о диаметре, делаем вывод, что все провода круглого сечения. Длина второго провода не указана. Допустим, она тоже 500м. Площадь круга определяется соотношением: S=(пи*D^2)/4, где D - диаметр круга, пи = 3,1415926. Таким образом, при увеличении диаметра вдвое, площадь сечения провода увеличивается вчетверо, при увеличении диаметра втрое, площадь сечения провода увеличивается в девять раз и т.д. Итого S2 = S1*4 = 0,5*10e-6 * 4 = 2*10e-6 М^2 Если площадь сечения провода увеличилась вчетверо, то, при такой же длине, его сопротивление уменьшится вчетверо. Итого R2=R1/4 = 17/4 Ом = 4,25 Ом Общее сопротивление при последовательном соединении суммируется, поэтому I=U/R=U/(R1+R2)=12/(17+17/4)= 48/85 = 0,5647.... A Упорядоченная скорость электронов для второго проводника тогда будет: Vср=I/(e*n*S2) = (48/85)/(1,6*10e-19 * 8,5*10e+28 * 2*10e-6) = 0,02076*10e-3 м/с (или 0,02076 мм/с)
