1. а) два одинаковых металлических шарика зарядили одноимёнными на затем в соприкосновение, а потом развели. чему стал равен заряд каждого шарика? заряд первого шарика равен -8нкл. заряд второго шарика равен 12нкл.
Чтобы решить эту задачу, воспользуемся таким понятием, как плотность тока.
Плотность тока j равна отношению силы тока I к площади поперечного сечения S, то есть:
С другой стороны существует формула, которая связывает плотность тока j с концентрацией электронов n и скоростью их упорядоченного движения υ:
j=neυ
Здесь e – модуль заряда электрона, равный 1,6·10-19 Кл.
При этом концентрацию электронов мы можем найти из следующего отношения, ведь в условии сказано, что в объеме металла V0 содержится N0 свободных электронов:
n=N0V0
Тогда:
j=N0V0eυ(2)
Приравняем (1) и (2):
N0eυV0=IS
υ=IV0N0eS
Задача решена, подставим данные задачи в СИ и посчитаем ответ:
А.
R(1,2)=R(3,4)=R1+R2=R3+R4=2+2=4 Ом;
Rᴀв=R(1-4)=R(1,2)/2=R(3,4)/2=4/2=2 Ом;
Iᴀв=Uᴀв/Rᴀв=36/2=18 A;
I1=I2=I3=I4=Iᴀв/2=18/2=9 A;
U1=U2=U3=U4=I1*R1=I2*R2=I3*R3=I4*R4=9*2=18 B.
Б.
R(2-4)=R2+R3+R4=2*3=6 Ом;
1/Rᴀв=1/R1+1/R(2-4)=1/2+1/6=2/3 Сим;
Rᴀв=3/2=1,5 Ом;
Iᴀв=Uᴀв/Rᴀв=36/1,5=24 A;
U1=Uᴀв=36 B =>
I1=Uᴀв/R1=36/2=18 A;
I2=I3=I4=Iᴀв-I1=24-18=6 A;
U2=U3=U4=I2*R2=I3*R3=I4*R4=6*2=12 B.
В.
R(1,2)=R1+R2=2+2=4 Ом;
Rᴀв=R3+R(1,2)+R4=2+4+2=8 Ом;
Iᴀв=I3=I4=Uᴀв/Rᴀв=36/8=4,5 A;
U3=U4=Iᴀв*R3=Iᴀв*R4=4,5*2=9 B;
U1=U2=Uᴀв-U3-U4=36-9-9=18 B;
I1=I2=U1/R1=U2/R2=18/2=9 A.
Г.
R(2,3)=R2+R3=2+2=4 Ом;
1/R(2-4)=1/R4+1/R(2,3)=1/2+1/4=3/4 Сим;
R(2-4)=4/3=1,(3)≈1,3 Ом;
Rᴀв=R1+R(2-4)=2+1,3=3,3 Ом;
Iᴀв=I1=Uᴀв/Rᴀв=36/3,3=10,(90)≈11 A;
U1=Iᴀв*R1=11*2=22 B;
U3=UᴀвU1=36-22=14 B;
I4=U4/R4=14/2=7 A;
I2=I3=U4/R(2,3)=14/4=3,5 A;
U2=U3=I2*R2=I3*R3=3,5*2=7 B.
Д.
R(2-4)=R2/3=R3/3=R4/3=2/3=0,(6)≈0,6 Ом;
Rᴀв=R1+R(2-4)=2+0,6=2,6 Ом;
Iᴀв=I1=Uᴀв/Rᴀв=36/2,6=13,84...≈13,8 A;
U1=Iᴀв*R1=13,8*2=27,6 B;
U2=U3=U4=Uᴀв-U1=36-27,6=8,4 B;
I2=I3=I4=U2/R2=U3/R3=U4/R4=8,4/2=4,2 A.
Дано:
S=0,5 см2, I=3 А, V0=1 см3, N0=4⋅1022, υ−?
Решение задачи:
Чтобы решить эту задачу, воспользуемся таким понятием, как плотность тока.
Плотность тока j равна отношению силы тока I к площади поперечного сечения S, то есть:
С другой стороны существует формула, которая связывает плотность тока j с концентрацией электронов n и скоростью их упорядоченного движения υ:
j=neυ
Здесь e – модуль заряда электрона, равный 1,6·10-19 Кл.
При этом концентрацию электронов мы можем найти из следующего отношения, ведь в условии сказано, что в объеме металла V0 содержится N0 свободных электронов:
n=N0V0
Тогда:
j=N0V0eυ(2)
Приравняем (1) и (2):
N0eυV0=IS
υ=IV0N0eS
Задача решена, подставим данные задачи в СИ и посчитаем ответ:
υ=3⋅10–64⋅1022⋅1,6⋅10–19⋅0,5⋅10–4=9,38⋅10–6м/с=9,38мкм/с
ответ: 9,38 мкм/с.