Номер 1, страница 362 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 110. Работа и мощность постоянного тока. Глава 15. Законы постоянного тока - номер 1, страница 362.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

В любом проводнике при температуре выше абсолютного нуля свободные электроны находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении, а ионы кристаллической решётки совершают колебания около своих положений равновесия. В отсутствие внешнего электрического поля (то есть при отсутствии тока) система «электронный газ — ионная решётка» находится в состоянии теплового равновесия.

Это равновесие означает, что средняя кинетическая энергия электронов и средняя энергия колебаний ионов соответствуют одной и той же температуре. При столкновениях электронов с ионами происходит постоянный обмен энергией:

• Электрон, обладающий большей энергией, чем средняя, при столкновении может передать часть своей энергии иону, увеличив амплитуду его колебаний.
• И наоборот, электрон с меньшей энергией может получить энергию от колеблющегося иона.

Поскольку движение электронов хаотично и нет направленного потока, то в среднем количество энергии, передаваемое от электронов к ионам, в точности равно количеству энергии, передаваемому от ионов к электронам. Происходит динамическое равновесие, при котором средние энергии обеих подсистем (электронов и ионов) остаются постоянными. Таким образом, общая внутренняя энергия решётки не увеличивается, и проводник не нагревается.

Нагрев (увеличение энергии ионов) происходит только тогда, когда на электроны действует внешнее электрическое поле, создающее ток. Поле сообщает электронам дополнительную, направленную энергию, которую они при столкновениях избыточно передают ионам решётки, нарушая тепловое равновесие и вызывая нагрев проводника.

Ответ:

В отсутствие тока система из свободных электронов и ионов решётки находится в состоянии теплового равновесия. При столкновениях происходит двусторонний обмен энергией: сколько энергии в среднем электроны передают ионам, столько же они получают обратно. Из-за этого энергетического баланса средняя энергия ионов решётки не изменяется.