Elektrický prúd v plynoch a vákuu
1.Ako vzniká elektrický prúd v plynoch a vo vákuu?
Riešenie:
Elektrický prúd v plynoch (výboj) je usporiadaný pohyb voľných iónov a elektrónov. Len ionizovaný plyn vedie elektrický prúd. Ionizačná energia je najmenšia možná energia, ktorá je potrebná na ionizáciu plynu (na rozbitie neutrálneho atómu na ióny a elektróny)
Ionizačná energia:
m = hmotnosť častice,
v = rýchlosť častice,
Q = náboj častice,
λ = stredná voľná dráha častice,
E = veľkosť intenzity elektrického poľa,
U = napätie medzi elektródami
Elektrický prúd vo vákuu – katódové žiarenie – je usmernený tok elektrónov emitujúcich kolmo z katódy.
- Fotoemisia elektrónov = emisia spôsobená silným svetlom
- Termoemisia elektrónov = emisia spôsobená vysokou teplotou
- Výstupná práca = najmenšia energia potrebná na uvoľnenie elektrónu z telesa
2.Medzi platňami kondenzátora so vzduchovým dielektrikom, ktoré sú od seba vzdialené 0,5 cm je elektrické napätie 10kV. Akú rýchlosť má elektrón v okamihu zrážky s molekulou kyslíka, ktorú ionizoval?Aká je stredná voľná dráha elektróna?
Riešenie:
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,
- Elektrón v okamihu zrážky s molekulou kyslíka mal rýchlosť v = 2,2.106m.s–1
- Stredná voľná dráha elektróna je 6,8μm.
3.Pri akom napätí sa rozsvieti neónová lampa pri ionizačnej energii 21,6eV a strednej voľnej dráhe elektrónov 1mm. Vzdialenosť medzi elektródami lampy je 1cm.
Riešenie:
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
Neónová lampa sa rozsvieti pri napätí U = 216V.
4.Napätie medzi anódou a katódou, ktoré sú vo vzdialenosti 10cm je 300V. Určite veľkosť rýchlosti elektrónov pri dopade na anódu, ich zrýchlenie a čas pohybu od katódy na anódu.
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia
5.Určite koľkokrát je rýchlosť elektrónov pri dopade na anódu pri napätí U1=360V väčšia ako pri napätí U2=40V.
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia
6.Elektrón vletel medzi horizontálne vychyľovacie platničky televíznej obrazovky. Za predpokladu že medzi nimi je homogénne elektrické pole s intenzitou 105V.m–1 a že zanedbáme vplyv tiažového poľa, určite zrýchlenie elektrónu v elektrickom poli!
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia
7.Ak je veľkosť intenzity elektrického poľa 3.106V.m–1, nastáva vo vzduchu pri normálnom tlaku iskrový výboj. Vypočítajte kinetickú energiu elektrónu, ktorú dosiahne, ak jeho stredná voľná dráha je 5.10–6m.
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia
8.Pri napätí 800V vzniká v katódovej trubici prúd 5mA. Aké teplo sa uvoľní na anóde za 1minútu, ak predpokladáme, že celá kinetická energia sa premenila na teplo?
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia
9.Elektrón, ktorý v elektrickom poli prešiel z bodu A do bodu B, zväčšil veľkosť svojej rýchlosti z 800km.s–1 na 4000km.s–1. Určite napätie medzi týmito bodmi!
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia
10.Medzi zemou a mrakom vznikol výboj vo forme blesku, pri ktorom bol prenesený náboj 20C. Rozdiel potenciálov medzi mrakom a zemou bol 106V. Blesk trval 10–3s. Určite energiu výboja a prúd .
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia
11.Paru vodíka ionizuje žiarenie β (elektróny). Akú najmenšiu rýchlosť by mali mať ionizujúce elektróny, aby prebehla ionizácia?
12.Aká je stredná dráha elektrónu, ak intenzita elektrického poľa v ktorom sa nachádzajú ortuťové pary je
E = 104V.m-1. Ionizačná energia ortuti je Ei = 10,4eV.
13.Daná je tabuľka :
Určite koľkokrát je rýchlosť elektrónov pri dopade na elektródu pri prúde I1 = 610mA väčšia ako pri prúde I2 = 115mA? Hodnoty v tabuľke.
14.Akú rýchlosť získa elektrón pri dopade na anódu vyčerpanej trubice, ak U = 3000V a počiatočná rýchlosť v0 = 0
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia15.Medzi doskami vzduchového kondenzátora vytvára plameň za 1s priemerne 3.1011 párov elektrónov a jednomocných iónov. Určite hodnotu nasýteného prúdu, ktorý prechádza medzi doskami.
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia16.Vo vzduchu je umiestnená kovová guľa s polomerom r = 3cm. Na aký potenciál je možné nabiť guľu, ak intenzita elektrického poľa, pri ktorej vo vzduchu nastáva samostatný výboj má veľkosť 3MV.m-1
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia17.Aká je ionizačná energia neónu, ak intenzita elektrického poľa je E = 4,32.106V.m-1 a voľná dráha elektrónu je λ = 5.10-6m ?
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia18.Určite intenzitu elektrického poľa E potrebnú na ionizáciu nárazom elektrónu vo vzduchu (Ei = 15eV) pri normálnom tlaku. Voľná dráha elektrónu je λ = 3.10-6m.
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia19.Elektrón vletel rýchlosťou v = 6.107m.s-1 medzi platne rovinného kondenzátora, ktorý je v horizontálnej polohe. Vzdialenosť medzi platňami kondenzátora je d = 1cm. Medzi platňami je napätie U = 600V. Zistite zrýchlenie elektrónu.
Prihláste sa pre zobrazenie riešenia20.Vypočítajte odchýlku elektrónu (y) na konci kondenzátora, ktorý má dĺžku l = 5cm. Ďalšie zadania a hodnoty sú v
príklade č. 19.
