Какова сила тока и плотность тока в проводнике с площадью сечения 50 мм², если средняя скорость дрейфа электронов составляет 0,282 мм/с, а их концентрация равна 7,9 * 10^27 м^-3?

Физика 10 класс Электрический ток и его характеристики Сила тока плотность тока проводник площадь сечения скорость дрейфа концентрация электронов Новый

Чтобы найти силу тока и плотность тока в проводнике, нам нужно использовать несколько формул из электричества. Давайте разберем шаги по порядку.

Шаг 1: Найдем силу тока (I).

Сила тока определяется по формуле:

I = n * A * v * e

• n - концентрация носителей заряда (в нашем случае электронов), равная 7,9 * 10^27 м^-3;
• A - площадь сечения проводника, равная 50 мм². Преобразуем в м²: 50 мм² = 50 * 10^-6 м²;
• v - средняя скорость дрейфа электронов, равная 0,282 мм/с. Преобразуем в м/с: 0,282 мм/с = 0,282 * 10^-3 м/с;
• e - заряд электрона, который равен примерно 1,6 * 10^-19 Кл.

Теперь подставим все значения в формулу:

I = (7,9 * 10^27 м^-3) * (50 * 10^-6 м²) * (0,282 * 10^-3 м/с) * (1,6 * 10^-19 Кл)

Теперь произведем вычисления:

1. Сначала умножим n и A: 7,9 * 10^27 * 50 * 10^-6 = 3,95 * 10^22;
2. Теперь умножим результат на v: 3,95 * 10^22 * 0,282 * 10^-3 = 1,11 * 10^20;
3. Наконец, умножим на e: 1,11 * 10^20 * 1,6 * 10^-19 = 1,776 * 10^1 = 17,76 А.

Таким образом, сила тока I приблизительно равна 17,76 А.

Шаг 2: Найдем плотность тока (j).

Плотность тока определяется как:

j = I / A

Где:

• I - сила тока, которую мы нашли ранее (17,76 А);
• A - площадь сечения проводника (50 * 10^-6 м²).

Теперь подставим значения:

j = 17,76 А / (50 * 10^-6 м²) = 17,76 / 0,000050 = 355200 А/м².

Таким образом, плотность тока j приблизительно равна 355200 А/м².

Ответ: Сила тока составляет примерно 17,76 А, а плотность тока равна 355200 А/м².