Главная >> Физика 10 кл. Мякишев

Глава 16. Электрический ток в различных средах

 

§ 116. Примеры решения задач по теме «Электрический ток в различных средах (продолжение)

Задача 5. Объясните, почему при дуговом разряде при увеличении силы тока напряжение уменьшается.

Р е ш е н и е. При увеличении силы тока возрастает термоэлектронная эмиссия с катода, носителей заряда становится больше, а следовательно, сопротивление промежутка между электродами уменьшается. При этом уменьшение сопротивления происходит быстрее, чем увеличение силы тока (в газах нарушается линейный закон Ома U = IR), поэтому напряжение уменьшается.

Задача 6. Покажите, что при упругом столкновении электрона с молекулой электрон передаёт ей меньшую энергию, чем при абсолютно неупругом ударе.

Р е ш е н и е. При прямом абсолютно упругом столкновении электрона с молекулой выполняются законы сохранения энергии и импульса:

При прямом абсолютно упругом столкновении электрона с молекулой выполняются законы сохранения энергии и импульса

где me и m — массы электрона и молекулы; υ1 и υ2 — их скорости после столкновения. Решая эту систему относительно υ1 и υ2, получаем

Энергия, передаваемая молекуле, Так как me << m, то можно записать, что (me + m)2 ≈ m2. Тогда

Из полученного выражения следует, что молекуле передаётся очень маленькая часть первоначальной энергии электрона, так как me << m.

При неупругом столкновении выполняется только закон сохранения импульса meυ0 = (m + me)υ, и, таким образом, электрон теряет энергию

Электрон теряет энергию

Так как me << m, мы можем считать, что дробь в скобках равна нулю, откуда т. е. при неупругом столкновении электрон полностью передаёт свою энергию молекуле.

Задачи для самостоятельного решения

1. Однородное электрическое поле напряжённостью Е создано в металле и в вакууме. Одинаковое ли расстояние пройдёт за одно и то же время электрон в том и другом случаях? Начальная скорость электрона равна нулю.

2. Длинная проволока, на концах которой поддерживается постоянное напряжение, накалилась докрасна. Половину проволоки опустили в холодную воду. Почему часть проволоки, оставшаяся над водой, нагревается сильнее?

3. Спираль электрической плитки перегорела и после соединения концов оказалась несколько короче. Как изменилось количество теплоты, выделяемой плиткой за единицу времени?

4. Алюминиевая обмотка электромагнита при температуре О °С потребляет мощность 5 кВт. Чему будет равна потребляемая мощность, если во время работы температура обмотки повысится до 60 °С, а напряжение останется неизменным? Что будет, если неизменной останется сила тока в обмотке? Температурный коэффициент сопротивления алюминия 3,8 • 10-3 К-1.

5. Концентрация электронов проводимости в кремнии при комнатной температуре n1 = 1017 м-3, а при 700 °С — n2 — 1024 м-3. Какую часть составляет число электронов проводимости от общего числа атомов кремния? Плотность кремния 2300 кг/м3.

<<< К началу          Окончание >>>