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.
Дано:
С1=90 nф
С2=0,2 nф
С3=0,3 nф
С4=0,88 nф
С5=10 nф
U=270 в.
Найти:
С.экв и напряжение на каждом конденсаторе а также вычислить энергию, запасенную в конденсаторе С2
1/C23 = 1/C2 + 1/C3 = 1/0,2 + 1/0,3 = 5/0,6
C23 = 0,6/5 = 0,12 nф = 0,12*10^-12 ф
C234 = C23 +C4 = 0,12 +0,88 = 1 nф = 1*10^-12 ф
1/С.экв = 1/C1 + 1/C234 + 1/C5 = 1/90 + 1/1 + 1/10 = 100/90 =10/9
С.экв = 9/10 = 0.9 nф = 0,9*10^-12 ф
Q = С.экв *U = 0,9*10^-12 * 270 = 0,243 *10^-9 Кл
Q1 = Q234 = Q5 =Q = 0,243 *10^-9 Кл
U1 = Q1/C1 = 0,243 *10^-9 / 90*10^-12 = 2,7 B
U5 = Q5/C5 = 0,243 *10^-9 / 10*10^-12 = 24,3 B
U234 = U - U1 - U5 =270 -2,7 -24,3 = 243 B
U4 = U23 = U234 = 243 B
Q23 = C23 *U23 = 0,12*10^-12 * 243 = 0,02916 *10^-9 Кл
Q2 = Q3 = Q23 = 0,02916 *10^-9 Кл
U2 = Q2/C2 = 0,02916*10^-9 / 0,2*10^-12 = 145,8 B
U3 = U23 - U2 = 243 - 145,8 = 97,2 B
W2 = C2(U2)²/2 = 0,2*10^-12*(145,8)²/2 = 2,1*10^-9 Дж = 2,1 нДж
С.экв = 0.9 nф
U1 = 2,7 B
U2 = 145,8 B
U3 = 97,2 B
U4 = 243 B
U5 = 24,3 B
W2 = 2,1 нДж
