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:
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!
ответ: скорость света в 6*10¹² раз больше.
Запишем формулу кинетической энергии в малекулярной физике . Нам неизвестна температура, её мы выражаем из уравнения Менделеева-Клайперона ⇒ из данной формулы выражаем температуру ⇒ подставив данную формулу в формулу кинетической энергии
R - универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж/моль*К.
k - постоянная Больцмана = 1,38*10⁻²³ Дж/К.
V - объём = 1 м³.
p - давление = 1,5*10⁵ Па.
N - число малекул = 2*10²⁵.
Na - число авагадро = 6*10²³ моль₋₁
Подставляем численные данные и вычисляем ⇒
Джоуль.
ответ: Дж.
