Для решения задачи нужно определить количество электричества, которое проходит через поперечное сечение проводника в течение 1 секунды. Количество электричества определяется как заряд ( Q ), который выражается через силу тока ( I ) по формуле:
[
Q = \int I(t) \, dt
]
Дано:
- Сила тока изменяется равномерно (линейно) от ( I_0 = 0 \, \text{A} ) до ( I_1 = 6 \, \text{A} ) за ( t = 1 \, \text{с} ).
- Период времени: ( t \in [0; 1] \, \text{с} ).
Решение:
Так как ток возрастает равномерно, его изменение можно описать линейной функцией времени:
[
I(t) = k \cdot t + I_0
]
Здесь ( k ) — коэффициент наклона (скорость изменения тока). Для нахождения ( k ) используем начальное и конечное значения тока:
[
I(1) = k \cdot 1 + I_0 \quad \Rightarrow \quad 6 = k \cdot 1 + 0 \quad \Rightarrow \quad k = 6 \, \text{А/с}.
]
Таким образом, ток как функция времени записывается так:
[
I(t) = 6 \cdot t.
]
Теперь подставляем ( I(t) ) в формулу для заряда ( Q ) и вычисляем интеграл:
[
Q = \int_0^1 I(t) \, dt = \int_0^1 6t \, dt.
]
Выполним интегрирование:
[
\int 6t \, dt = 6 \cdot \frac{t^2}{2} = 3t^2.
]
Подставляем пределы интегрирования ( t = 0 ) и ( t = 1 ):
[
Q = \left[ 3t^2 \right]_0^1 = 3 \cdot 1^2 - 3 \cdot 0^2 = 3 \cdot 1 - 0 = 3 \, \text{Кл}.
]
Ответ:
Количество электричества, прошедшего через поперечное сечение проводника за 1 секунду, равно:
[
Q = 3 \, \text{Кл}.
]