Решение
Республиканская олимпиада 2013 9 класс № 2Для определения среднего расстояния
между центрами соседних ионов меди в решетке найдем их количество в куске меди единичного объема
Тогда можно считать, что на один ион в среднем будет приходиться кубик объемом
Длина ребра такого кубика даст искомое расстояние между центрами соседних ионов меди в решеткем м
Для сравнения заметим, что размер (диаметр) атома водорода по порядку величины равен одному ангстрему .Так каждый атом отдает один электрон, то концентрация электронов равна концентрации атомов, поэтому
м м с м При протекании электрического тока через поперечное сечение проводника площадью
за промежуток времени при средней скорости направленного движения свободных электронов пройдет заряд
Согласно определению силы тока имеемм с м с
Как видим, скорость направленного движения свободных электронов при протекании тока весьма мала, что вполне понятно с учетом большого значения их концентрации.Рисунок иллюстрирует общую схему расчета сил:
- не знаем, как рассчитать силу сопротивления, но знаем характеристику электрической силы (напряжение);
- так как средняя скорость электронов равна нулю, то средняя силы сопротивления равна по модулю силе электрической (2 закон Ньютона);
- по 3 закону Ньютона, сила, с которой решетка действует электроны, по модулю равна силе, с которой электроны действуют на решетку.
Для оценки средней силы
Такую же работу (но с противоположным знаком) совершает силы сопротивления
Сравнивая полученные выражения, найдем
- По третьему закону Ньютона сила, с которой решетка действует на электрон, по модулю равна силе, с которой электрон действует на решетку. Поэтому суммарная сила, действующая на кусок провода длиной со стороны электронов
равна произведению силы, действующей на один электрон, на число электронов в данном куске провода:
Под действием такой силы участок провода приобрел бы ускорение
Но эта сила никак не проявляется, потому, что стороны электрического поля такая же по модулю сила, но направленная в противоположную сторону, действует со стороны электрического поля на ионы кристаллической решетки.
