Найдите заряд q всех свободных электронов в медной проволоке массой m = 1 кг. Сравните найденный вами заряд с зарядом Земли, примерно равным Q = –0,5·10⁶ Кл. За какое время T такой же, как найденный вами, заряд q проходит через лампочку карманного фонарика при силе тока I = 0,25 А? Необходимые величины заимствуйте из примера № 3 настоящего задания.
Пример № 3: Оцените число n свободных электронов в V = 1 м³ меди, считая, что в меди в среднем в расчёте на один атом свободным является один электрон. Плотность меди ρ = 8,9·10³ кг/м³, в M = 64 г меди содержится Nₐ = 6,02·10²³ атомов.

В меди считаем свободным один электрон от каждого атома.

Число атомов в проволоке:

\[ N=\frac{m}{M}N_A=\frac{1000}{64}\cdot 6{,}02\cdot10^{23}\approx9{,}4\cdot10^{24}. \]

Значит, число свободных электронов равно \(N\approx9{,}4\cdot10^{24}\).

Их суммарный заряд:

\[ q=-Ne\approx-9{,}4\cdot10^{24}\cdot1{,}6\cdot10^{-19}\approx-1{,}5\cdot10^6\text{ Кл}. \]

Этот заряд примерно в \(3\) раза больше по модулю заряда Земли: \(\lvert q\rvert\approx3\lvert Q\rvert\).

Время прохождения такого заряда через лампочку:

\[ T=\frac{\lvert q\rvert}{I}=\frac{1{,}5\cdot10^6}{0{,}25}=6\cdot10^6\text{ с}. \]

Это примерно \(69\) суток, то есть около \(70\) дней.

0 0 Пожаловаться