Загружая мешок с картофелем в тракторный прицеп, работник за 4 секунд совершает работу, равную 681 Дж. Какую мощность при этом развивает работник? ответ (округли до целого числа): мощность работника при загрузкае мешка с картофелем равна
Сравним дрейфовую скорость электронов (скорость упорядоченного движения электронов в проводнике под действием электрического поля) со скоростью света (скорость распространения самого поля в проводнике). В качестве примера рассмотрим провод стандартного сечения, изготовленный из меди, по которому протекает ток силой 1 А. За некоторый промежуток времени t через поперечное сечение проводника успеют пройти все электроны, содержащиеся в цилиндре объемом S*v*t, так как известна концентрация электронов, несложно посчитать их количество в этом объеме:
Каждый электрон переносит элементарный заряд через поперечное сечение проводника, поэтому суммарный заряд за время t:
Сила тока:
Откуда, искомая дрейфовая скорость:
Выполним ее оценку для указанных условий:
м/с или 0,05 мм/с
Сравним ее со скоростью света:
т.е. скорость света почти в 6 триллионов раз больше скорости упорядоченного движения электронов в проводнике!
Если мы говорим о дрейфовой скорости электроно, то она очень мала. Её можно оценить из следующих соображений: за время Δt все электроны цилиндрика длиной vdt пересекут сечение проводника, площадью S. Δq = neSvΔt = IΔt => v = I/enS = I/pS. плотность стали 7900 кг/м³, площадь проводника диаметром сантиметр порядка 10⁻⁵, при токе в 1 Ампер имеем v ~ 10 м/с. Т.е. скорость дрейфа варьируется в пределах от нескольких миллиметров, до нескольких метров в секунду. Теперь рассмотрим тепловое движение электронов. Из термодинамики тут применима формула E = (3/2) kT =mv²/2, оценивая из неё скорость при температуре порядка 10² имеем, что v ~ 10⁵, т.е. несколько километров в секунду. Скорость света имеет порядок 10⁸, таким образом явления, связанные с движениями электронов можно рассматривать в рамках классической механики.
Дано:
n=8.5*10²⁸ м⁻³;
I=1 A;
S=1,5 мм²;
с ≈ 3*10⁸ м/с;
_____________
Найти: с/v
СИ: S=1.5*10⁻⁶ м²
Сравним дрейфовую скорость электронов (скорость упорядоченного движения электронов в проводнике под действием электрического поля) со скоростью света (скорость распространения самого поля в проводнике). В качестве примера рассмотрим провод стандартного сечения, изготовленный из меди, по которому протекает ток силой 1 А. За некоторый промежуток времени t через поперечное сечение проводника успеют пройти все электроны, содержащиеся в цилиндре объемом S*v*t, так как известна концентрация электронов, несложно посчитать их количество в этом объеме:
Каждый электрон переносит элементарный заряд через поперечное сечение проводника, поэтому суммарный заряд за время t:
Сила тока:
Откуда, искомая дрейфовая скорость:
Выполним ее оценку для указанных условий:
Сравним ее со скоростью света:
ответ: скорость света в 6*10¹² раз больше.