к медному проводнику, имеющему площадь поперечного сечения 0,4 мм^2 и сопротивление 25 Ом...

+349 голосов
3.5m просмотров

к медному проводнику, имеющему площадь поперечного сечения 0,4 мм^2 и сопротивление 25 Ом приложено напряжение 5 в. Определить среднюю скорость направленного движения электронов в проводнике, удельную тепловую мощность тока. Концентрация проводимости электронов n=8,7*10^28 м^(-3), удельное сопротивление 1.7*10^(-8) Ом*м

Физика (16 баллов) | 3.5m просмотров
Дан 1 ответ
+161 голосов
Правильный ответ

Ответ:

0,036 мм/с

0,47 Вт/кг

Объяснение:

Будем рассуждать следующим образом, электроны приходя в движении, проходят через некоторое сечение проводника, при этом за одну секунду пройдет количество электронов равное

N=nV=nSv, где

n - их концентрация

S - поперечное сечение проводника

v - скорость дрейфа

Тогда, сила тока

I=eN=enSv

С другой стороны, сила тока может быть найдена по закону Ома

I=\frac{U}{R}

Т.е.

enSv=\frac{U}{R}

Откуда средняя скорость

v=\frac{U}{enSR}=\frac{5}{1.6*10^-^1^9*8.7*10^2^8*0.4*10^-^6*25}=3.6*10^-^5 м/с или 0,036 мм/с

Удельная тепловая мощность тока - это мощность, приходящаяся на единицу массы проводника, но нам нужен объем проводника, найдем его длину

R=\rho\frac{l}{S} откуда l=\frac{SR}{\rho}=\frac{0.4*10^-^6*25}{1.7*10^-^8}=588 м

Масса проводника (плотность меди 8960 кг/м³)

m=\rho_MV= \rho_MSl=8960*0.4*10^-^6*588=2.11 кг

Удельная мощность

p=\frac{U^2}{Rm}=\frac{5^2}{25*2.11}=0.47 Вт/кг.

(20.2k баллов)
Похожие задачи