Найти силу тока через объемную плотность По медному проводнику сечением 0.20 мм2 течет ток. Определить, какая сила действует на отдельный электрон проводимости со стороны электрического поля, если объемная плотность энергии, выделяемая в проводнике, равна 9.0⋅103 Дж/м3. Определить плотность и силу тока в проводнике.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим силу, действующую на отдельный электрон проводимости в медном проводнике.

Используем формулу силы Лоренца:
F = e * E

где F - сила действующая на электрон, e - заряд электрона, E - напряженность электрического поля.

Заряд электрона равен 1.6*10^-19 Кл.

Объемная плотность энергии выделяемой в проводнике равна 9.010^3 Дж/м^3, а так как проводник из меди, то сила тока равна:
j = (1/ρ)^(1/2),
где ρ - плотность его проводимости. У меди состовляет 1.7 10^-8 Ом м.

Подставляем известные значения и получаем плотность проводимости:
j = (1 / 1.7 10^-8)^(1/2) = (5.88235 10^7)^(1/2) = 7684.85 A/m^2

Так как сечение проводника равно 0.20 мм^2, то общий ток равен:
I = 0.2 10^-6 7684.85 = 1.54 A

Теперь можно вычислить силу тока через проводник:
I = j * A,
где j - плотность проводимости, A - площадь поперечного сечения проводника.

F = e E = 1.6 10^-19 Кл 9.0 10^3 Дж/м3 = 1.44 * 10^-15 Н.

Таким образом, сила действующая на отдельный электрон проводимости равна 1.44 * 10^-15 Н.