Сила постоянного тока в проводнике вычисляется по формуле , где — электрический заряд, перенесённый за время .
В свою очередь, электрический заряд равен , где — количество электронов, Кл — элементарный заряд.
В свою очередь, концентрация электронов равна , где — количество электронов, приходящееся на объём . А объём равен , где — поперечное сечение проводника, — длина проводника. Выразим отсюда количество электронов: .
Получаем, что сила тока равна
При этом, отношение равно средней скорости электронов. Заменяем это отношение:
Выражаем отсюда среднюю скорость и подставляем значения из задачи:
Атмосферное давление с высотой убывает, так как уменьшается столб воздуха, создающий его. Аналогичное явление происходит в жидкости: давление разное на разной глубине погружения. Однако есть существенная разница, обусловленная тем, что воздух сжимаем, а жидкость – нет. Поэтому в жидкости давление линейно зависит от глубины погружения, а атмосферное давление зависит от высоты подъема нелинейно. Изменение давления с высотой описывается довольно сложной формулой. Важно, что давление и плотность воздуха быстро убывают с высотой. Нормальным давлением считается давление, которое производит столб ртути высотой 760 миллиметров. Это 101,3 килопаскаля, примерно сто тысяч паскалей. На высоте 10 км давление равно 200 мм рт. ст. На высоте 50 км – 0,7 мм рт. ст. Выше 6000 км плотность воздуха можно считать равной нулю. Таким образом, условная граница атмосферы проходит на высоте 6000 километров.
где
В свою очередь, электрический заряд равен
где
В свою очередь, концентрация электронов равна
где
Выразим отсюда количество электронов:
Получаем, что сила тока равна
При этом, отношение
Заменяем это отношение:
Выражаем отсюда среднюю скорость и подставляем значения из задачи: