Какова плотность тока в железном проводе, который соединяет острие громоотвода с землей? Площадь поперечного сечения

Yarilo

65

Для решения этой задачи необходимо воспользоваться формулой для расчета плотности тока:

$$I=\frac{U}{R}$$

где $I$ - плотность тока (в амперах на квадратный метр), $U$ - разность потенциалов (в вольтах), и $R$ - сопротивление (в омах).

Сначала найдем плотность тока в железном проводе. У нас дана площадь поперечного сечения провода, которая составляет 1 квадратный сантиметр (это равно 0.0001 квадратного метра), и ток, проходящий по проводу во время разряда молнии, равен 105 амперам.

Подставим эти значения в формулу и найдем разность потенциалов:

$$I=\frac{U}{R}$$

$$105=\frac{U}{0.0001}$$

$$U=105\cdot 0.0001$$

$$U=0.0105$$

Получили, что разность потенциалов между острием громоотвода и землей равна 0.0105 вольта.

Теперь рассмотрим проводник диаметром 2 миллиметра, по которому течет ток в 1.57 ампер. Плотность тока в этом случае будет отличаться.

Для расчета плотности тока используем формулу:

$$I=\frac{U}{R}$$

У нас не дано сопротивление проводника, но мы можем использовать формулу для нахождения сопротивления провода:

$$R=\frac{\rho \cdot L}{A}$$

где $\rho$ - удельное сопротивление (в омах на метр), $L$ - длина провода (в метрах), и $A$ - площадь поперечного сечения провода (в квадратных метрах).

Для железа удельное сопротивление составляет примерно 9.71 * 10^(-8) ом-метров. Подставим эти значения в формулу:

$$R=\frac{9.71\cdot {10}^{-8}\cdot L}{A}$$

Следует отметить, что для нахождения длины провода необходимо знать его конкретные размеры или предположить какую-то длину.

Итак, у нас есть площадь поперечного сечения провода, равная 1.57 квадратных миллиметров (это равно 0.000000157 квадратных метра), и ток, равный 1.57 амперам.

Подставим эти значения в формулу для нахождения сопротивления:

$$R=\frac{9.71\cdot {10}^{-8}\cdot L}{0.000000157}$$

Теперь мы имеем сопротивление. Подставим его в формулу для расчета плотности тока:

$$I=\frac{U}{R}$$

$$I=\frac{0.0105}{\frac{9.71\cdot {10}^{-8}\cdot L}{0.000000157}}$$

Таким образом, мы можем рассчитать плотность тока в проводнике диаметром 2 миллиметра.

Пожалуйста, обратите внимание, что окончательный ответ зависит от длины провода, которую мы не имеем в условии. Необходимо знать конкретные размеры провода для его расчета.