На концах железного проводника длиной l = 1,5 м и диаметром d = 0,3 мм поддерживается напряжение U = 10 В. Определить: 1) мощность, выделяемая в проводнике; 2) количество теплоты, выделяющейся за время t1 = 1 ч .; 3) плотность тока; 4) количество электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за t2 = 1 с. Удельное сопротивление железа ρ = 8,7 · 10-8 Ом · м.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

1) Для определения мощности, выделяемой в проводнике, воспользуемся формулой: P = U^2 / R, где R - сопротивление проводника. Для расчета сопротивления воспользуемся формулой: R = ρ l / S, где S - площадь поперечного сечения проводника. Площадь поперечного сечения проводника можно найти по формуле S = π (d/2)^2. Подставив известные значения, получаем: S = 3.14 (0.0003/2)^2 = 7.07 10^-8 м^2. Теперь можем найти сопротивление проводника: R = 8.7 10^-8 1.5 / 7.07 * 10^-8 = 1.84 Ом. И, наконец, вычислим мощность: P = 10^2 / 1.84 ≈ 54.35 Вт.

2) Количество теплоты, выделяемой за время t1 = 1 ч, можно найти по формуле: Q = P t1. Подставив известные значения, получаем: Q = 54.35 3600 ≈ 196260 Дж.

3) Плотность тока определяется как отношение напряжения к сопротивлению проводника: I = U / R = 10 / 1.84 ≈ 5.43 А/м^2.

4) Чтобы найти количество электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за время t2 = 1 с, нужно вычислить заряд, протекающий через проводник за это время, и разделить его на элементарный заряд. Заряд можно найти как Q = I t2 = 5.43 1 = 5.43 Кл. Количество электронов будет равно Q / e, где e - элементарный заряд (1.6 10^-19 Кл). Таким образом, количество электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за 1 с, составляет примерно 3.39 10^19 электронов.