По проводнику поперечным сечением S = 1 мм2 течёт ток силой I = = 240 мА. Концентрация свободных электронов, участвующих в создании тока в проводнике, n = 5·1022 см−3. Считая, что все свободные электроны движутся с одинаковой средней скоростью, найдите эту среднюю скорость v и сравните её со скоростью распространения электромагнитного поля в проводнике, которую можете принять равной скорости света в вакууме.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем объем проводника, через который проходит ток
V = S * L
где L - длина проводника.

Также найдем количество заряда, протекающего через проводник за время t
Q = I * t
где I - сила тока.

Зная, что количество заряда равно произведению электронного заряда e на количество свободных зарядов n и объем проводника V
Q = e n V

Отсюда можем выразить среднюю скорость электронов
v = I t / (e n * S)

Теперь воспользуемся тем, что скорость распространения электромагнитного поля в проводнике равна скорости света в вакууме
c = 3*10^8 м/c

Сравним среднюю скорость движения электронов v с скоростью света c
v = I t / (e n S) = 240 мА t / (1,6 10 ^ (-19) Кл 5 10 ^ 22 см ^ (-3) 1 мм ^ 2 10 ^ (-6) м ^ 2) = 3,75 10 ^ 5 м/с

Как видно, средняя скорость движения электронов (3,75 10^5 м/с) значительно меньше скорости света (3 10^8 м/с).