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Wie groß ist die Stromdichte bei 1 cm², 1,6 Sekunden und 10^19 Elektronen?
Antwort vomUm die Stromdichte zu berechnen, benötigst du den Strom und die Fläche, durch die der Strom fließt. Die Stromdichte \( J \) ist definiert als der Strom \( I \) geteilt durch die Fläche \( A \): \[ J = \frac{I}{A} \] Zuerst berechnen wir den Strom \( I \). Der Strom ist die Menge an Ladung \( Q \), die pro Zeiteinheit \( t \) fließt: \[ I = \frac{Q}{t} \] Die Ladung \( Q \) kann aus der Anzahl der Elektronen \( n \) und der Elementarladung \( e \) berechnet werden: \[ Q = n \cdot e \] Die Elementarladung \( e \) beträgt etwa \( 1,602 \times 10^{-19} \) Coulomb. Gegeben: - Anzahl der Elektronen \( n = 10^{19} \) - Zeit \( t = 1,6 \) Sekunden - Fläche \( A = 1 \) cm² = \( 1 \times 10^{-4} \) m² Berechnung der Ladung \( Q \): \[ Q = 10^{19} \cdot 1,602 \times 10^{-19} \, \text{C} = 1,602 \, \text{C} \] Berechnung des Stroms \( I \): \[ I = \frac{1,602 \, \text{C}}{1,6 \, \text{s}} = 1,00125 \, \text{A} \] Berechnung der Stromdichte \( J \): \[ J = \frac{I}{A} = \frac{1,00125 \, \text{A}}{1 \times 10^{-4} \, \text{m}^2} = 1,00125 \times 10^{4} \, \text{A/m}^2 \] Die Stromdichte beträgt also \( 1,00125 \times 10^{4} \, \text{A/m}^2 \) oder etwa \( 10.0125 \, \text{kA/m}^2 \).
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