Номер 2.30, страница 41 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 2. Электрический ток в различных средах. Электрический ток в газах и в вакууме - номер 2.30, страница 41.

Условие.

2.30. Помещая пламя горелки в зазор между пластинами заряженного конденсатора, присоединёнными к электрометру (рис. 2.7), можно видеть, что заряд конденсатора уменьшается. Какой тип разряда при этом наблюдается? Как изменится скорость разрядки конденсатора, если:

а) увеличить пламя горелки;

б) убрать горелку?

Рис. 2.7

Решение.

В данном эксперименте наблюдается несамостоятельный газовый разряд.

Обоснование: Пламя горелки обладает высокой температурой, которая вызывает интенсивную термическую ионизацию молекул воздуха в зазоре между пластинами конденсатора. В результате этого процесса образуется большое количество свободных носителей заряда — положительных ионов и электронов. Электрическое поле, созданное заряженным конденсатором, заставляет эти заряженные частицы двигаться упорядоченно: положительные ионы движутся к отрицательной пластине, а электроны — к положительной. Это направленное движение зарядов представляет собой электрический ток, который приводит к нейтрализации зарядов на пластинах и, как следствие, к разрядке конденсатора. Поскольку проводимость газа обеспечивается внешним фактором (ионизатором — пламенем), такой разряд является несамостоятельным. Он существует только до тех пор, пока действует ионизатор.

а) увеличить пламя горелки;

Если увеличить пламя горелки (его размер или температуру), то интенсивность термической ионизации воздуха возрастет. Это приведет к увеличению концентрации свободных носителей заряда (ионов и электронов) в пространстве между пластинами. При той же разности потенциалов между пластинами больша́я концентрация носителей заряда приведет к увеличению силы тока разряда. Следовательно, конденсатор будет разряжаться быстрее.

Ответ: Скорость разрядки конденсатора увеличится.

б) убрать горелку?

Если убрать горелку, внешний ионизатор прекратит свое действие. Процесс образования новых ионов и электронов остановится. Существующие заряженные частицы быстро рекомбинируют или достигнут пластин, после чего воздух между обкладками конденсатора вновь станет диэлектриком с очень малым количеством свободных зарядов. Электрический ток через зазор практически прекратится, и процесс разрядки конденсатора почти полностью остановится (останется лишь очень медленная утечка заряда через воздух и изоляторы).

Ответ: Разрядка конденсатора практически прекратится.