Номер 2.44, страница 43 - 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 2.44, страница 43.

Условие.

2.44. На баллон лампы накаливания надет металлический колпачок, подключённый к электрометру (рис. 2.11). Предварительно заряженный положительно электрометр разряжается, если включить лампу. Объясните это явление.

Рис. 2.11

Решение.

Решение

Когда лампа накаливания включена, ее нить (обычно вольфрамовая) сильно нагревается. При очень высоких температурах металлы начинают испускать электроны со своей поверхности. Это явление называется термоэлектронной эмиссией. В результате внутри стеклянного баллона лампы образуется облако свободных электронов.

Электрометр и соединенный с ним проводником металлический колпачок изначально заряжены положительно. Этот избыточный положительный заряд создает электрическое поле, которое проникает сквозь диэлектрические стенки стеклянного баллона и действует на электроны, находящиеся внутри.

Под действием этого притягивающего электрического поля отрицательно заряженные электроны, испущенные раскаленной нитью, движутся к внутренней стенке стеклянного баллона и накапливаются на ней.

Одновременно с этим работающая лампа сильно нагревает свой стеклянный баллон. Электропроводность стекла, которое при комнатной температуре является хорошим изолятором, значительно возрастает с повышением температуры. Нагретое стекло становится проводником.

Благодаря этому, электроны получают возможность пройти сквозь горячую стенку баллона на его внешнюю поверхность, затем на металлический колпачок. С колпачка электроны по проводу перетекают к электрометру. Этот поток электронов нейтрализует имевшийся на электрометре положительный заряд, в результате чего прибор разряжается, и его стрелка возвращается в нулевое положение.

Ответ: При включении лампы ее нить накала раскаляется и испускает электроны (явление термоэлектронной эмиссии). Эти электроны притягиваются электрическим полем положительно заряженного колпачка к внутренней поверхности стеклянного баллона. Работающая лампа нагревает стекло, и его электропроводность резко возрастает. В результате электроны проходят сквозь горячее стекло на колпачок и далее по проводу к электрометру, нейтрализуя его положительный заряд и вызывая разрядку.