Номер 3, страница 182 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

14. Квантовая физика. 14.2. Фотоэффект. Опыты А. Г. Столетова - номер 3, страница 182.

Решение.

Решение 2.

Решение

Сила тока насыщения — это максимальное значение силы тока, которое может быть достигнуто в устройстве (например, в фотоэлементе, вакуумном диоде или при несамостоятельном газовом разряде). Ток достигает насыщения, когда все свободные носители заряда (электроны или ионы), которые испускаются или создаются в единицу времени, полностью собираются соответствующим электродом (анодом). После достижения этого момента дальнейшее увеличение приложенного напряжения уже не приводит к росту силы тока, так как количество носителей заряда, создающих ток, ограничено.

Величина силы тока по определению — это заряд, переносимый через поперечное сечение проводника в единицу времени. Для тока насыщения ($I_{нас}$) это можно выразить формулой:

$I_{нас} = N \cdot |q|$

где $N$ — число носителей заряда, создаваемых или испускаемых в единицу времени, а $|q|$ — модуль заряда одного носителя (например, для электрона это элементарный заряд $e$).

Из этой формулы следует, что сила тока насыщения напрямую и исключительно зависит от количества создаваемых носителей заряда в единицу времени ($N$). Факторы, влияющие на $N$, зависят от конкретного физического процесса.

Рассмотрим наиболее распространённые примеры:

1. Фотоэлектрический эффект (в фотоэлементах). В этом случае электроны (называемые фотоэлектронами) испускаются с поверхности катода под действием света. Согласно законам фотоэффекта, число испускаемых электронов в единицу времени прямо пропорционально количеству падающих фотонов, то есть интенсивности света (световому потоку). Следовательно, сила тока насыщения в фотоэлементе зависит от интенсивности света, падающего на катод.

2. Термоэлектронная эмиссия (в вакуумных диодах). Здесь электроны испускаются поверхностью сильно нагретого катода. Количество электронов, обладающих достаточной тепловой энергией для преодоления работы выхода и покидания металла, очень сильно зависит от температуры. Поэтому сила тока насыщения в вакуумном диоде зависит в первую очередь от температуры катода. Также она зависит от материала катода (величины работы выхода) и площади его поверхности.

Таким образом, обобщая, сила тока насыщения определяется "мощностью" источника, который генерирует свободные носители заряда.

Ответ: Сила тока насыщения зависит от количества носителей заряда, создаваемых или испускаемых в единицу времени. В случае фотоэффекта она зависит от интенсивности падающего света, а в случае термоэлектронной эмиссии — от температуры катода, а также материала и площади его поверхности.