Question

Дрейф электронов. Как найти силу тока в проводнике внесённом в эл. поле?

Представим, что мы внесли кусок провода в электрическое поле. В нем моментально произойдёт перераспределение электронов (все побегут к одному из концов провода). Как найти силу тока и напряжение в этот момент?

Представим, что у нас есть все параметры проводника:

1. Сделан из меди.
2. Длиной 10 см.
3. Сечением 5мм.
4. Температура окружающей среды нормальная, но можно взять 0 по Цельсию.
5. Внешнее электрическое поле 20 000 В (провод между полюсами электрофорной машины, к ним не касается).

Так как же нам найти силу тока, протекающую в момент внесения проводника меж полюсов электрофорной машины? И какое будет напряжение на концах этого проводника? Тоже 20кВ ?

Буду благодарен за формулы, по которым можно выяснять такой вопрос в зависимости от других габаритов проводника, материала и тд.

Answer 1

Никак.

Во-первых, никакого "все побегут к одному из концов провода" не будет. Да, перераспредедение зарядов произойдёт, но надо ж понимать, что плотность (концентрация, строго говоря) электронов в меди чудовищно высокая. Равная концентрации атомов. Поэтому да, на одном конце в тонюсенькой - доли нанометра - области создатся небольшой, в какие-нибудь миллиардные доли процента, избыток электронов, на другом конце, соответственно, - их недостаток, и на этом дело закончится. Перераспределение произойдёт, что интересно, со скоростью света. То есть со скоростью распространения электромагнитного (в данном случае чисто электрического) взаимодействия. Поскольку проводник вносится в область действия поля с куда меньшей скоростью, для него в каждый момент времени ситуация практчиески стационарная.

И не забывайте, что во внешнем электрическом поле поверхность проводника эквипотенциальна. Что как раз есть следствие отсутствия в нём тока (ток может возникать только при разности потенциалов). Это значит, что напряжение между его концами будет равно нулю. Проводник в поле сильно искажает картину распределения силовых линий, как раз тем, что его поверхность - это изоповерхность. Поверхность равного потенциала.

Answer 2

Здравствуйте! Ток может возникнуть только в замкнутой цепи. Если просто внести провод в электромагнитное поле - ток не возникнет, а, соответственно, измерить его силу невозможно. Уточните: вторичная цепь состоит только из этого провода, замкнутого или в неё подключены потребители?

На каком расстоянии от электромагнитного поля он находится?

Сколько витков имеет проводник?

Этой информации абсолютно недостаточно.

Советую обратиться в интернете к информации про трансформаторы и быть уверенным в ответе.

Ответы здесь могут быть без учёта некоторых нюансов.