Для решения данной задачи, нам необходимо применить закон Ома, который утверждает, что напряжение V в проводнике равно произведению сопротивления R на силу тока I (V = I * R). В данном случае, сила тока будет равна концентрации электронов n, умноженной на скорость движения электронов v через поперечное сечение проводника (I = n * v * s).
Для начала, определим напряженность электрического поля в проводнике в момент времени t = 2 секуны. Для этого воспользуемся формулой для напряжения, V = I * R.
Подставляем значения в формулу:
V = (n * v * s) * R
V = (2.5 * 10^22 см^-3) * (2 * 10^-4 м/с) * (4 * 10^-4 м^2) * (10^-4 Ом*см)
В данном случае, для корректных расчётов, нужно привести все единицы измерения к одному систематическому виду. Для этого переведём сначала концентрацию электронов из см^-3 в м^-3, умножив на 10^6:
V = (2.5 * 10^28 м^-3) * (2 * 10^-4 м/с) * (4 * 10^-4 м^2) * (10^-4 Ом*см)
Затем, произведём перевод метров в сантиметры, умножив на 100:
V = (2.5 * 10^28 м^-3) * (2 * 10^-4 м/с) * (4 * 10^-4 м^2) * (10^-2 Ом*см)
Произведём все числовые вычисления:
V = 2 * 2.5 * 4 * 10^(-4 +(-4) + (-2)) * 10^28
V = 20 * 10^(-10) * 10^28
V = 20 * 10^(28-10)
V = 20 * 10^18
V = 2 * 10^19
Таким образом, в момент времени t = 2 секунды, напряженность электрического поля в проводнике составляет 2 * 10^19 В.
Далее, определим заряд, протекший через сечение проводника за время от t1=2с до t2=4с. Заряд можно найти как площадь под графиком зависимости скорости от времени.
Интегрируем функцию скорости v(t) по времени от t1 до t2:
Q = ∫[t1 to t2] (n * v * s) dt
Q = n * s * ∫[t1 to t2] (2 * 10^-4t) dt
Q = n * s * [10^-4t^2] [t1 to t2]
Добрый день! Очень рад, что ты интересуешься такой важной и интересной темой, как размеры атомов и молекулы. Для начала, давай вспомним, что такое атом и молекула.
Атом - это наименьшая частица вещества, из которой все вещества состоят. Атомы объединяются друг с другом, образуя молекулу. Таким образом, молекула - это группа атомов, связанных между собой.
Сейчас я расскажу тебе несколько интересных примеров, которые помогут нам представить, насколько малы атомы и молекулы.
1. Воздух – это смесь газов, включая кислород и азот. Воздух состоит из огромного количества молекул. И представьте, что одна молекула кислорода состоит примерно из 16 атомов. Казалось бы, атомы – это то, из чего состоит все вокруг нас, но даже самая маленькая молекула уже состоит из множества атомов!
2. Вода – это также молекула. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Она настолько мала, что окружающий нас воздух ее легко перемещает, и мы не можем видеть эти молекулы глазами.
3. Соль – это пример твердого вещества, а молекула соли состоит из одного атома натрия и одного атома хлора. Несмотря на то, что мы видим соль в виде маленьких кристаллических частиц, каждая из этих частиц на самом деле состоит из множества маленьких атомов и молекул.
4. Алмаз – это пример кристаллического вещества, и образуется он из углерода. Углеродные атомы в алмазе соединяются между собой и образуют сильные связи, что делает его очень твердым. Так что каждый алмаз, который мы видим, на самом деле является огромным количеством маленьких углеродных атомов, скрепленных вместе.
Таким образом, атомы и молекулы настолько малы, что для их наблюдения нам нужны особые приборы – микроскопы. И мы можем представить их размеры, сравнивая количество атомов и молекул в небольшом объеме вещества. Надеюсь, мои объяснения помогли тебе понять, насколько малы атомы и молекулы. Если остались еще вопросы, с удовольствием отвечу на них!
Для начала, определим напряженность электрического поля в проводнике в момент времени t = 2 секуны. Для этого воспользуемся формулой для напряжения, V = I * R.
Подставляем значения в формулу:
V = (n * v * s) * R
V = (2.5 * 10^22 см^-3) * (2 * 10^-4 м/с) * (4 * 10^-4 м^2) * (10^-4 Ом*см)
В данном случае, для корректных расчётов, нужно привести все единицы измерения к одному систематическому виду. Для этого переведём сначала концентрацию электронов из см^-3 в м^-3, умножив на 10^6:
V = (2.5 * 10^28 м^-3) * (2 * 10^-4 м/с) * (4 * 10^-4 м^2) * (10^-4 Ом*см)
Затем, произведём перевод метров в сантиметры, умножив на 100:
V = (2.5 * 10^28 м^-3) * (2 * 10^-4 м/с) * (4 * 10^-4 м^2) * (10^-2 Ом*см)
Произведём все числовые вычисления:
V = 2 * 2.5 * 4 * 10^(-4 +(-4) + (-2)) * 10^28
V = 20 * 10^(-10) * 10^28
V = 20 * 10^(28-10)
V = 20 * 10^18
V = 2 * 10^19
Таким образом, в момент времени t = 2 секунды, напряженность электрического поля в проводнике составляет 2 * 10^19 В.
Далее, определим заряд, протекший через сечение проводника за время от t1=2с до t2=4с. Заряд можно найти как площадь под графиком зависимости скорости от времени.
Интегрируем функцию скорости v(t) по времени от t1 до t2:
Q = ∫[t1 to t2] (n * v * s) dt
Q = n * s * ∫[t1 to t2] (2 * 10^-4t) dt
Q = n * s * [10^-4t^2] [t1 to t2]
Подставляем значения:
Q = (2.5 * 10^22 см^-3) * (4 * 10^-4 м^2) * [10^-4 * (t2^2 - t1^2)]
Вычисляем численное значение:
Q = 2.5 * 4 * 10^(-4 + (-4)) * (10^-4 * (4^2 - 2^2))
Q = 10 * 10^(-8) * (10^-4 * (16 - 4))
Q = 10 * 10^(-8) * (10^-4 * 12)
Q = 10 * 10^(-8) * 1.2 * 10^-4
Q = 12 * 10^(-12) * 10^-4
Q = 12 * 10^(-16)
Q = 1.2 * 10^(-15)
Таким образом, заряд, протекший через сечение проводника за время от t1 = 2с до t2 = 4с, равен 1.2 * 10^(-15) Кл.