Энергия направленного движения электрона в проводе
3/10По медному проводу площадью поперечного сечения \(S = 2\) мм\(^2\) протекает ток силой \(I = 10\) А. Рассчитайте среднюю кинетическую энергию направленного движения одного электрона. Считайте, что медь одновалентна, плотность меди \(\rho = 8900\) кг/м\(^3\), молярная масса \(\mu = 63{,}5\) г/моль, масса электрона \(m_e = 9{,}1\cdot 10^{-31}\) кг, заряд электрона \(e = 1{,}6\cdot 10^{-19}\) Кл.
Ниже вариант 1. В вариантах 2–4 другие сечение и ток, а в одном из вариантов спрашивается импульс; ответы для них — в официальном решении.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВыразите концентрацию электронов через плотность и молярную массу меди, затем из выражения для силы тока найдите среднюю скорость направленного движения.
Ответ\(K \approx 6{,}24\cdot 10^{-38}\) Дж.
РешениеКонцентрация электронов (валентность 1): \(n = N_A\rho/\mu\). Сила тока \(I = S\,V\,n\,e\), откуда средняя скорость направленного движения \[V = \frac{I\mu}{S N_A \rho e}.\] Кинетическая энергия одного электрона: \[K = \frac{m_e}{2}\left(\frac{I\mu}{S N_A \rho e}\right)^2 \approx 6{,}24\cdot 10^{-38}~\text{Дж}.\]
Похожие задачи
- Внутреннее сопротивление (B3) ЕГЭ 2008, 11 кл.
- Заряд по графику (B4) ЕГЭ 2008, 11 кл.
- Напряжение на проволоке (A24) ЕГЭ 2008, 11 кл.
- Напряженность в проводе (A24) ЕГЭ 2008, 11 кл.
- ЭДС батареи при замыкании ключа (В4) ЕГЭ 2010, 11 кл.
- Чуть медленнее скорости света СПбГУ 2013/14, 10 кл.