Номер 638, страница 89, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 10 класс. Основы электродинамики. Законы постоянного тока. Электрический ток. Сила тока - номер 638, страница 89.

Условие.

638. [515] Чему равна сила, действующая на свободный электрон в проводнике длиной 30 см при разности потенциалов между его концами 300 В?

Решение.

Дано:

Длина проводника, $L = 30$ см

Разность потенциалов, $U = 300$ В

Заряд электрона (элементарный заряд), $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл

Перевод всех данных в систему СИ:

$L = 30$ см $= 0.3$ м

Найти:

Силу, действующую на электрон, $\text{F}$.

Решение:

Сила, действующая на заряженную частицу в электрическом поле, определяется по формуле:

$F = |q| \cdot E$

где $|q|$ - это модуль заряда частицы (для электрона $|q| = e$), а $\text{E}$ - напряженность электрического поля.

Внутри проводника, из-за разности потенциалов на его концах, создается электрическое поле. Будем считать его однородным. Напряженность такого поля связана с разностью потенциалов $\text{U}$ и длиной проводника $\text{L}$ следующим соотношением:

$E = \frac{U}{L}$

Теперь подставим выражение для напряженности $\text{E}$ в формулу для силы $\text{F}$:

$F = e \cdot \frac{U}{L}$

Подставим числовые значения из условия задачи в итоговую формулу:

$F = 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл} \cdot \frac{300 \text{ В}}{0.3 \text{ м}}$

Выполним вычисления:

$F = 1.6 \cdot 10^{-19} \cdot 1000 \frac{\text{Н}}{\text{Кл}} = 1.6 \cdot 10^{-16} \text{ Н}$

Ответ: сила, действующая на свободный электрон, равна $1.6 \cdot 10^{-16}$ Н.