Elektrický proud v plynech a vakuu
1.Jak vzniká elektrický proud v plynech a ve vakuu?
Řešení:
Elektrický proud v plynech (výboj) je uspořádán pohyb volných iontů a elektronů. Jen ionizovaný plyn vede elektrický proud. Ionizační energie je nejmenší možná energie, která je potřebná k ionizaci plynu (na rozbití neutrálního atomu na ionty a elektrony)
Ionizační energie:
m = hmotnost částice,
v = rychlost částice,
Q = náboj částice,
λ = střední volná dráha částice,
E = velikost intenzity elektrického pole,
U = napětí mezi elektrodami
Elektrický proud ve vakuu - katodové záření - je usměrněný tok elektronů emitujících kolmo z katody.
- Fotoemisia elektronů = emise způsobena silným světlem
- Termoemisia elektronů = emise způsobena vysokou teplotou
- Výstupní práce = nejmenší energie potřebná k uvolnění elektronu z tělesa
2.Mezi deskami kondenzátoru se vzduchovým dielektrikem, které jsou od sebe vzdáleny 0,5 cm je elektrické napětí 10kV. Jakou rychlost má elektron v okamžiku střetu s molekulou kyslík, který ionizovala? Jaká je střední volná dráha elektronu?
Řešení:
Rozbor:
l = 5.10–3m, U = 104V, Ei = 13,6eV = 13,6.1,602.10–19J = 21,787.10–19J, Q = e =1,602.10–19C,
me = 9,1.10–31kg,
- Elektron v okamžiku srážky s molekulou kyslíku měl rychlost v = 2,2.106m.s–1
- Střední volná dráha elektronu je 6,8μm.
3.Při jakém napětí se rozsvítí neonová lampa při ionizační energii 21,6 eV a střední volné dráze elektronů 1mm. Vzdálenost mezi elektrodami lampy je 1cm.
Řešení:
Rozbor:
Ei(Ne) = 21,6eV = 34,6.10-19J, λ = 10–3m, l = 10–2m, Q = e = 1,602.10-19C, U = ?
Ei = Q.E.λ
Neonová lampa se rozsvítí při napětí U = 216V.
4.Napětí mezi anodou a katodou, které jsou ve vzdálenosti 10cm je 300V. Určitě velikost rychlosti elektronů při dopadu na anodu, jejich zrychlení a čas pohybu od katody na anodu.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.
5.Určete kolikrát je rychlost elektronů při dopadu na anodu při napětí U1 = 360V větší než při napětí U2=40V.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.
6.Elektron vletěl mezi horizontální vychylovací destičky televizní obrazovky. Za předpokladu že mezi nimi je homogenní elektrické pole s intenzitou 105V.m-1 a že zanedbáme vliv tíhového pole, určete zrychlení elektronu v elektrickém poli!
Pro zobrazení řešení se přihlaste.
7.Pokud je velikost intenzity elektrického pole 3.106V.m–1, nastává ve vzduchu při normálním tlaku jiskrový výboj. Vypočítejte kinetickou energii elektronu, kterou dosáhne, pokud jeho střední volná dráha
je 5.10–6m.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.
8.Při napětí 800V vzniká v katodové trubici proud 5mA. Jaké teplo se uvolní na anodě za 1minutu, pokud předpokládáme, že celá kinetická energie se proměnila na teplo?
Pro zobrazení řešení se přihlaste.
9.Elektron, který v elektrickém poli přešel z bodu A do bodu B, zvětšil velikost své rychlosti z 800km.s-1 na 4000km.s-1. Určitě napětí mezi těmito body!
Pro zobrazení řešení se přihlaste.
10.Mezi zemí a mrakem vznikl výboj ve formě blesku, při kterém byl přenesen náboj 20C. Rozdíl potenciálů mezi mrakem a zemí byl 106V. Blesk trval 10-3s. Určete energii výboje a proud.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.
11.Páru vodíku ionizuje záření β (elektrony). Jakou nejmenší rychlost by měli mít ionizující elektrony, aby proběhla ionizace?
12.Jaká je střední dráha elektronu, pokud intenzita elektrického pole ve kterém se nacházejí rtuťové páry je E = 104V.m-1. Ionizační energie rtuti je Ei = 10,4 eV.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.13.Dána je tabulka:
Určete kolikrát je rychlost elektronů při dopadu na elektrodu při proudu I1 = 610mA vvětší než při proudu I2 = 115mA? Hodnoty v tabul
14.Jakou rychlost získá elektron při dopadu na anodu vyčerpané trubice, pokud U = 3000V a počáteční rychlost v0 = 0
Pro zobrazení řešení se přihlaste.15.Mezi deskami vzduchového kondenzátoru vytváří plamen za 1s průměrně 3.1011 párů elektronů a monohydroxyfenolů iontů. Určitě hodnotu nasyceného proudu, který prochází mezi deskami.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.16.Ve vzduchu je umístěna kovová koule o poloměru r = 3cm. Na jaký potenciál je možné nabít kouli, pokud intenzita elektrického pole, při které ve vzduchu nastává samostatný výboj má velikost 3MV.m-1
Pro zobrazení řešení se přihlaste.17.Jaká je ionizační energie neonu, pokud intenzita elektrického pole je E = 4,32.106V.m-1 a volná dráha elektronu je
λ = 5.10-6m ?
18.Určete intenzitu elektrického pole E potřebnou k ionizaci nárazem elektronu ve vzduchu (Ei = 15eV) při normálním tlaku. Volná dráha elektronu je λ = 3.10-6m.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.19.Elektron vletěl rychlostí v = 6.107ms-1 mezi desky rovinného kondenzátoru, který je v horizontální poloze. Vzdálenost mezi deskami kondenzátoru je d = 1cm. Mezi deskami je napětí U = 600V. Zjistěte zrychlení elektronu.
Pro zobrazení řešení se přihlaste.20.Vypočítejte odchylku elektronu (y) na konci kondenzátoru, který má délku l = 5cm. Další zadání a
hodnoty jsou v příkladu č. 19.
