Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться формулой, связывающей электричный заряд, ток и время:
\[ Q = I \cdot t \]
Где:
- \( Q \) - заряд, который пройдет через проводник (в кулонах)
- \( I \) - сила тока (в амперах)
- \( t \) - время (в секундах)
Мы знаем, что для вычисления заряда нам нужно найти силу тока. Для этого воспользуемся законом Ома:
\[ U = I \cdot R \]
Где:
- \( U \) - напряжение (в вольтах)
- \( R \) - сопротивление проводника (в омах)
- \( I \) - сила тока (в амперах)
Сопротивление проводника можно найти по формуле:
\[ R = \frac{U}{I} \]
Пересчитаем единицы для удобства вычислений:
- Напряжение \( U = 12 \, мВ = 0,012 \, В \)
- Длина проводника \( l = 10 \, м \)
- Сечение проводника \( A = 2 \, мм^2 = 2 \cdot 10^{-6} \, м^2 \)
- Время \( t = 0,5 \, ч \) = \( 0,5 \cdot 3600 \, сек = 1800 \, сек \)
Теперь найдем сопротивление проводника:
\[ R = \frac{U}{I} \] \[ R = \frac{0,012}{I} \]
Сопротивление проводника можно также выразить через его удельное сопротивление \( \rho \), длину проводника и его площадь поперечного сечения:
\[ R = \rho \cdot \frac{l}{A} \]
Для железа удельное сопротивление \( \rho = 9.7 \cdot 10^{-8} \, Ом \cdot м \). Подставляем значения:
\[ 9,7 \cdot 10^{-8} = \frac{0,012}{I} \]
\[ I = \frac{0,012}{9,7 \cdot 10^{-8}} \approx 123,711 \, А \]
Теперь, когда мы нашли силу тока, можем найти электрический заряд:
\[ Q = I \cdot t = 123,711 \cdot 1800 \approx 222679,8 \]
Ответ: \( Q \approx 222680 \) кулон (в СИ).