Найдите заряд q всех свободных электронов в медной проволоке массой m =1 кг. Сравните найденный Вами...

Для начала найдем количество свободных электронов в медной проволоке массой 1 кг. Для этого воспользуемся известными данными о плотности меди и её атомарной массе. Плотность меди составляет примерно 8,96 г/см^3, что равно 8960 кг/м^3. Атомарная масса меди примерно равна 63,5 единицам.

Используя формулу плотности ρ = m/V, где m - масса, V - объем, найдем объем проволоки: V = m/ρ = 1 кг / 8960 кг/м^3 = 0,00011161 м^3

Далее найдем количество атомов меди в проволоке, разделив объем на объем молекулы меди (приблизительно равен 7,110^-6 м^3): N = V / V_m = 0,00011161 м^3 / 7,110^-6 м^3 = 15,7*10^3

Теперь найдем количество свободных электронов в проволоке, учитывая, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон: q = N = 15,7*10^3

Сравнивая найденный заряд q со зарядом Земли Q = -0,5*10^6 Кл, видим, что заряд свободных электронов в медной проволоке значительно меньше заряда Земли.

Далее определим время T, за которое такой же, как найденный заряд q, заряд проходит через лампочку карманного фонарика при силе тока I = 0,25 А. Для этого воспользуемся формулой Q = It, где Q - заряд, I - сила тока, t - время: t = Q / I = (15,710^3) / 0,25 = 62,810^3 секунд

Таким образом, время, за которое заряд свободных электронов в медной проволоке проходит через лампочку карманного фонарика при силе тока 0,25 А, составляет 62,8*10^3 секунд.

Для того чтобы найти заряд ( q ) всех свободных электронов в медной проволоке массой ( m = 1 ) кг, необходимо выполнить следующие шаги:

1. Найдем количество атомов меди в проволоке:

   • Атомная масса меди ( A \approx 63.5 ) г/моль.
   • Масса проволоки ( m = 1000 ) г.

   • Число атомов меди ( N ) можно найти, используя формулу:

     [ N = \frac{m}{A} \cdot N_A ]

     где ( N_A = 6.022 \times 10^{23} ) моль(^{-1}) — число Авогадро.

     [ N = \frac{1000}{63.5} \times 6.022 \times 10^{23} \approx 9.48 \times 10^{24} ]

2. Найдем заряд всех свободных электронов:

   • В каждом атоме меди имеется один свободный электрон.

   • Заряд одного электрона ( e \approx 1.602 \times 10^{-19} ) Кл.

     [ q = N \cdot e = 9.48 \times 10^{24} \times 1.602 \times 10^{-19} \approx 1.52 \times 10^{6} \text{ Кл} ]

3. Сравнение с зарядом Земли:

   • Заряд Земли ( Q = -0.5 \times 10^{6} ) Кл.
   • Найденный заряд ( q = 1.52 \times 10^{6} ) Кл значительно больше по абсолютной величине, чем заряд Земли.

4. Время прохождения заряда через лампочку:

   • Сила тока ( I = 0.25 ) А.

   • Время ( T ) можно найти, используя формулу:

     [ T = \frac{q}{I} = \frac{1.52 \times 10^{6}}{0.25} \approx 6.08 \times 10^{6} \text{ секунд} ]

   • Это примерно ( 70.37 ) дней.

Таким образом, заряд всех свободных электронов в медной проволоке массой 1 кг значительно превосходит по величине заряд Земли и такой заряд при силе тока 0.25 А пройдет через лампочку карманного фонарика за около 70 дней.