К графитовому стержню длиной 0,2 м приложено напряжение 6 В. Определить плотность тока в стержне в первый момент после подачи напряжения, если удельное сопротивление графита равно 4*10-4 Ом*м. Как и почему меняется плотность тока в стержне со временем?
Плотность тока (I) в проводнике можно рассчитать, используя формулу:
I = U/R
где I - плотность тока, U - напряжение, R - сопротивление.
В нашем случае нам дано напряжение (U) равное 6 В и удельное сопротивление (ρ) графита равное 4*10^-4 Ом*м.
Длина проводника (L) не влияет на плотность тока в первый момент после подачи напряжения. Поэтому длина не нужна для данного расчета.
Теперь мы можем подставить значения в формулу:
I = U/R
I = 6 В / (4*10^-4 Ом м)
Чтобы разделить 6 В на 4*10^-4 Ом*м, нам нужно выразить 4*10^-4 Ом*м в обычном виде.
4*10^-4 = 0.0004 Ом*м.
Теперь мы можем решить уравнение:
I = 6 В / 0.0004 Ом*м
I = 15000 А/м
Ответ: плотность тока в стержне в первый момент после подачи напряжения составляет 15000 А/м.
Теперь перейдем ко второй части вопроса, связанной с изменением плотности тока со временем.
Плотность тока в проводнике может изменяться со временем из-за тепловых эффектов. При прохождении тока через проводник происходит выделение тепла, что влияет на его сопротивление. Сопротивление проводника может возрастать со временем, что приводит к уменьшению плотности тока.
Это объясняется законом Джоуля, который гласит, что при прохождении тока через проводник выделяется тепло, пропорциональное квадрату плотности тока и сопротивлению проводника:
Q = I^2 * R * t
где Q - количество теплоты, I - плотность тока, R - сопротивление, t - время.
При увеличении температуры проводника, его сопротивление также увеличивается. Поэтому, со временем, сопротивление проводника может возрастать, что приводит к уменьшению плотности тока.
В нашем случае, мы рассматриваем первый момент после подачи напряжения, поэтому дополнительных факторов, таких как тепловые эффекты, у нас нет. Плотность тока останется постоянной.
Надеюсь, этот ответ был понятен и полезен для вас, будьте свободны задавать любые другие вопросы!