Воспользуемся классической теорией Друде-Лоренца.
Пусть известна напряженность внешнего электрического поля E, тогда ускорение, которое приобретет электрон на дистанции своего свободного пробега
Если τ - время свободного пробега, то к концу свободного пробега электрон приобретет скорость
Но это максимальная скорость, средняя будет в два раза меньше из-за различных направлений вектора скорости дрейфа электрона от -90° до 90°
Отсюда уже можно найти время свободного пробега
Скорости беспорядочного движения электронов близки к тепловым, вклад, вносимый скоростью дрейфа ничтожен, пусть Т - температура проводника
А длина свободного пробега
.
Примечание: Эти формулы годятся только для данной скорости дрейфа.
ответ: 20000 Вт=20 кВт.
Объяснение:
Пусть F - сила тяги мотора, m - масса трамвая. Если пренебречь силами сопротивления, действующими на трамвай, то по второму закону Ньютона F=m*a, где m=8000 кг - масса трамвая, a - его ускорение. Если считать движение трамвая равноускоренным, то скорость трамвая v=a*t, где t - время разгона трамвая. Отсюда a=v/t. Но по условию v=18 км/ч=18/3,6=5 м/с, тогда a=5/5=1 м/с² и F=8000*1=8000 Н. За время t=5 с трамвай путь s=a*t²/2=25/2=12,5 м и его мотор совершил работу A=F*s=8000*12,5=100000 Дж. Отсюда мощность мотора N=A/t=100000/5=20000 Вт=20 кВт.