Страница 143 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

5. Две лампы соединены последовательно. Через первую лампу за 1,5 мин прошёл электрический заряд 90 Кл. Найдите силу тока через вторую лампу.

Дано:

$t = 1,5 \text{ мин}$
$q = 90 \text{ Кл}$

$t = 1,5 \cdot 60 \text{ c} = 90 \text{ c}$

Найти:

$I_2$

Решение:

В задаче указано, что две лампы соединены последовательно. Одной из ключевых характеристик последовательного соединения является то, что сила тока одинакова на всех участках электрической цепи. Это значит, что сила тока, проходящая через первую лампу ($I_1$), равна силе тока, проходящей через вторую лампу ($I_2$), и равна общей силе тока в цепи ($I$).

$I = I_1 = I_2$

Таким образом, для нахождения силы тока через вторую лампу ($I_2$) нам достаточно вычислить силу тока через первую лампу ($I_1$).

Сила тока по определению — это физическая величина, равная отношению электрического заряда ($q$), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения ($t$).

Математически это выражается формулой:

$I = \frac{q}{t}$

Используя данные для первой лампы, подставим значения в формулу. Предварительно мы перевели время из минут в секунды, так как Ампер (единица измерения силы тока) определяется как Кулон в секунду.

$I_1 = \frac{90 \text{ Кл}}{90 \text{ с}} = 1 \text{ А}$

Поскольку при последовательном соединении $I_2 = I_1$, сила тока через вторую лампу также будет равна 1 А.

Ответ: сила тока через вторую лампу равна 1 А.

6. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 мА? Сколько электронов должно проходить через это сечение за 1 с, чтобы создать такую силу тока?

Дано:

Время $t = 1$ с
Сила тока $I = 1$ мА
Элементарный заряд $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл (модуль заряда электрона, справочная величина)

$I = 1 \text{ мА} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ А}$

Найти:

$q$ — электрический заряд
$N$ — число электронов

Решение:

Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 мА?

Сила тока $I$ по определению равна отношению заряда $q$, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени $t$, за которое этот заряд прошел.

$I = \frac{q}{t}$

Чтобы найти электрический заряд $q$, выразим его из данной формулы:

$q = I \cdot t$

Теперь подставим числовые значения в систему СИ и произведем расчет:

$q = 1 \cdot 10^{-3} \text{ А} \cdot 1 \text{ с} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ Кл}$

Ответ: за 1 с через поперечное сечение проводника проходит электрический заряд $1 \cdot 10^{-3}$ Кл (или 1 милликулон).

Сколько электронов должно проходить через это сечение за 1 с, чтобы создать такую силу тока?

Общий заряд $q$, который прошел через проводник, создается направленным движением $N$ электронов. Следовательно, общий заряд равен произведению числа электронов $N$ на модуль заряда одного электрона $e$.

$q = N \cdot e$

Выразим из этой формулы искомое число электронов $N$:

$N = \frac{q}{e}$

Подставим значения: заряд $q$ был найден в предыдущем пункте, а заряд электрона $e$ является фундаментальной физической константой.

$N = \frac{1 \cdot 10^{-3} \text{ Кл}}{1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = 0.625 \cdot 10^{(-3 - (-19))} = 0.625 \cdot 10^{16} = 6.25 \cdot 10^{15}$

Ответ: чтобы создать такую силу тока, через сечение проводника за 1 с должно пройти $6.25 \cdot 10^{15}$ электронов.