Номер 1, страница 394 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 118. Электрический ток в вакууме. Электронно-лучевая трубка. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 1, страница 394.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Сила тока $I$ в пучке электронов определяется как заряд $\Delta q$, который проходит через поперечное сечение пучка за промежуток времени $\Delta t$: $$I = \frac{\Delta q}{\Delta t}$$ Полный заряд $\Delta q$ равен произведению числа электронов $N$, прошедших через сечение, на заряд одного электрона $e$: $$\Delta q = N \cdot e$$ Следовательно, сила тока прямо пропорциональна числу электронов, проходящих через сечение в единицу времени: $$I = \frac{N \cdot e}{\Delta t}$$

В данной задаче электроны испускаются раскалённым катодом в процессе термоэлектронной эмиссии. Количество электронов, испускаемых катодом в единицу времени, зависит от его температуры и свойств материала, но не от величины ускоряющего напряжения.

В условии сказано, что «все электроны, покинувшие раскалённый катод пушки, покидают катод и ударяются в экран». Это ключевой момент, который означает, что ток в трубке находится в режиме насыщения. В этом режиме все испускаемые катодом электроны уносятся электрическим полем к аноду (экрану). Следовательно, сила тока определяется исключительно эмиссионной способностью катода (то есть, сколько электронов он может испустить в секунду), а не ускоряющим напряжением.

Ускоряющее напряжение $U$ сообщает электронам кинетическую энергию. Работа электрического поля $A = eU$ переходит в кинетическую энергию электрона $K = \frac{m_e v^2}{2}$. При увеличении напряжения $U$ в 2 раза скорость электронов $v$ увеличится в $\sqrt{2}$ раз, так как $v = \sqrt{\frac{2eU}{m_e}}$. Однако это повлияет только на время пролёта электронов от катода до экрана, но не на их количество в секунду, покидающее катод.

Поскольку количество электронов, пересекающих сечение трубки в единицу времени, не меняется, сила тока также останется неизменной.

Ответ: 1) не изменится