Какую долю электронов ζ нужно удалить с шарика, изготовленного из меди объёмом V = 1⋅10 − 6 м3, чтобы получить на нём заряд q = 1 Кл.

ответ к заданию по физике
 

Добрый день! Рад быть вашим учителем и помочь вам разобраться с этим вопросом.

Для начала, давайте разберемся, что такое электрон и заряд.

Электрон - это элементарная частица, которая обладает отрицательным элементарным зарядом, равным 1,6 ⋅ 10^(-19) Кл. Заряд - это физическая величина, которая характеризует количество электричества и измеряется в Кулонах (Кл).

Для решения задачи нам нужно найти долю электронов, которую нужно удалить с шарика из меди, чтобы получить на нем заряд q = 1 Кл. Давайте разобьем решение на несколько шагов.

Шаг 1: Найдем общее количество электронов в шарике.

Для этого нужно знать, что количество электронов в твердом теле определяется по формуле:

n = N / V,

где n - количество электронов в единице объема, N - общее количество электронов в теле, V - объем твердого тела.

В нашем случае, мы знаем, что объем шарика из меди равен V = 1⋅10^(-6) м^3.

Шаг 2: Найдем общее количество электронов в шарике, учитывая, что объем шарика равен V и n - количество электронов в единице объема.

N = n * V.

На этом шаге важно учесть, что количество электронов - целое число, так как они являются элементарными частицами. Поэтому, количество электронов N будет ближайшим целым числом к результату.

Шаг 3: Найдем количество удаленных электронов, чтобы получить заданный заряд q.

Для этого воспользуемся формулой:

ζ = (N - N') / N,

где ζ - доля электронов, которую нужно удалить, N' - новое количество электронов после удаления доли ζ.

Значение ζ будет в диапазоне от 0 до 1. Если ζ = 0, значит ни один электрон не был удален. Если ζ = 1, значит все электроны были удалены.

Шаг 4: Выразим новое количество электронов N' через ζ и N:

N' = N - ζ * N.

Шаг 5: Подставим найденные значения в формулу ζ:

ζ = (N - N') / N.

Шаг 6: Подставим значение N':

ζ = (N - (N - ζ * N)) / N.

Решение:

В нашем случае, чтобы найти количество электронов N, нам нужно знать плотность электронов в меди. Допустим, плотность электронов в меди равна ρ = 8,5 ⋅ 10^28 м^(-3).

Шаг 1: Найдем количество электронов в единице объема:

n = ρ.

Шаг 2: Найдем общее количество электронов:

N = n * V = ρ * V.

Шаг 3: Выразим новое количество электронов N' через ζ и N:

N' = N - ζ * N = (1 - ζ) * N.

Шаг 4: Подставим значение N' в формулу для ζ:

ζ = (N - (1 - ζ) * N) / N.

Разрешим полученное уравнение относительно ζ:

ζ = (1 - ζ) / 1.

ζ = 1 - ζ.

2ζ = 1.

ζ = 1 / 2.

Ответ: Для получения заряда q = 1 Кл на шарике из меди, нужно удалить половину электронов. Это означает, что половина электронов останется на шарике после удаления.