Для определения плотности тока в проводнике нам необходимо воспользоваться формулой плотности тока. Плотность тока ( j ) определяется как отношение силы тока ( I ) к поперечному сечению проводника ( S ):
[ j = \frac{I}{S} ]
Сила тока ( I ) определяется как количество заряда ( Q ), проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени ( t ):
[ I = \frac{Q}{t} ]
Теперь подставим значение силы тока в формулу для плотности тока:
[ j = \frac{I}{S} = \frac{Q}{t \cdot S} ]
Дано:
- ( Q = 20 \times 10^3 \, \text{Кл} )
- ( t = 0,04 \, \text{с} )
- ( S = 2,5 \, \text{мм}^2 = 2,5 \times 10^{-6} \, \text{м}^2 ) (переводим мм² в м²)
Теперь подставим эти значения в формулу:
[ j = \frac{20 \times 10^3}{0,04 \cdot 2,5 \times 10^{-6}} ]
Сначала посчитаем знаменатель:
[ 0,04 \cdot 2,5 \times 10^{-6} = 0,1 \times 10^{-6} = 10^{-7} \, \text{м}^2 \cdot \text{с} ]
Теперь вычислим плотность тока:
[ j = \frac{20 \times 10^3}{10^{-7}} = 20 \times 10^3 \times 10^7 = 20 \times 10^{10} ]
Таким образом, плотность тока в проводнике составляет:
[ j = 2 \times 10^{11} \, \text{А/м}^2 ]
Это и есть ответ на поставленный вопрос.