Fero čítal druhý zväzok Feynmanových prednášok z fyziky. V trinástej kapitole narazil na odvodenie jedného zaujímavého mechanizmu. Šokovalo ho ale, že Feynman použil objemové prúdy, a predpokladal, že budú rovnomerne rozmiestnené v celom priereze vodiča. Fero odmietol tomu uveriť a začal uvažovať nasledovne:
Elektrický prúd tvoria pohybujúce sa kladné alebo záporné náboje. V kovovom vodiči sú to záporne nabité elektróny, pohybujúce sa jedným smerom a kladne nabité jadrá, ktoré majú pevné (rozumej nemenné) polohy. Predpokladajme, že vodič je veľmi dlhý. Z Ampérovho zákona vieme, že tečúci prúd vytvára magnetické pole. Ak predpokladáme, že prúd je rozložený rovnomerne, toto magnetické pole bude nielen mimo vodiča, ale aj vnútri. Ale toto magnetické pole by malo pohybujúce sa elektróny, teda záporné náboje, tlačiť do stredu vodiča. Elektróny by teda mali skončiť ako tenký pásik v strede vodiča. Kde Fero robí chybu v svojom uvažovaní?
Aby sme boli k Ferovi féroví, ním uvažovaný mechanizmus naozaj spôsobí, že elektróny sa trošku nahrnú dovnútra. Spočítajte, aké bude rozloženie kladných a rozloženie záporných nábojov vo vodiči v rovnováhe.
Predpokladajte, že poznáte rýchlosť, ktorou sa elektróny pohybujú vodičom a že jadrá majú rovnomernú hustotu vo vnútri vodiča. O hustote elektrónov predpokladajte, že po určitý polomer je rovnomerná a od určitého polomeru nulová. Spočítajte teda, aký musí byť pomer hustôt záporných a kladných nábojov v sústave spojenej s kladnými nábojmi, aby na elektróny pôsobila nulová sila v radiálnom smere.
Odovzdávanie
Na odovzdávanie sa musíš prihlásiť
Otázky a diskusia
Po skončení kola budete mať príležitosť na diskutovanie o riešeniach v diskusii pod vzorovým riešením.