Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Помогите с задачей по физике

asya2231 Профи (711), открыт 22 часа назад
В каждом кубическом миллиметре медного проводника, по которому идет ток, выделяется ежесекундно 3 мДж тепла. Определить среднюю скорость направленного движения свободных электронов, если их концентрация 8*10^22 м³.
1 ответ
Сухбат Маадыр Ученик (118) 22 часа назад
1. Дано:
- Выделяемое тепло (Q) = 3 мДж = 3 × 10^-3 Дж/с в 1 мм³
- Концентрация электронов (n) = 8 × 10^22 м³

2. Найдём объем проводника:
Поскольку дано, что в каждом кубическом миллиметре выделяется столько тепла, можем взять 1 мм³, который равен 1 × 10^-9 м³.

3. Электрическое поле и выделение тепла:
В электрическом проводнике выделяемое тепло можно выразить через ток (I) и сопротивление (R):
Q = I² R t.
Также можно выразить через плотность тока (j) и объем (V):
Q = j² R V,
где A - площадь поперечного сечения проводника.

4. Рассчитаем плотность тока (j):
Плотность тока j связывается со средней скоростью движения электронов (v_d):
j = n e v_d,
где
- n - концентрация электронов,
- e - элементарный заряд (приблизительно 1.6 × 10^-19 Кл),
- v_d - средняя скорость свободных электронов.

5. Подставим выражение для j в уравнение выделения тепла:
Q = (n e v_d)² R V.

6. Выделяемое тепло в 1 мм³:
Мы имеем:
3 × 10^-3 Дж/с = n e v_d E.

7. Решим уравнение:
3 × 10^-3 = (8 × 10^{22}) (1.6 × 10^{-19}) v_d.

Теперь делим обе стороны на (1.28 × 10^{4}):
v_d = (3 × 10^{-3}) / (1.28 × 10^{4}).

v_d ≈ 2.34 × 10^{-7} м/с.
Сухбат МаадырУченик (118) 22 часа назад
Таким образом, средняя скорость направленного движения свободных электронов составляет приблизительно 2.34 × 10^{-7} м/с.
Похожие вопросы