Номер 2.48, страница 44 - 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 2.48, страница 44.

Условие.

2.48. Какова максимальная сила тока в анодной цепи диода, если из катода каждую секунду вырывается $5 \cdot 10^{16}$ электронов?

Решение.

Дано:

Число электронов, эмитируемых катодом за 1 секунду, $N = 5 \cdot 10^{16}$

Промежуток времени, $t = 1$ с

Модуль заряда электрона (элементарный заряд), $e = 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл

Найти:

Максимальную силу тока $I_{max}$

Решение:

Максимальная сила тока в анодной цепи диода, также известная как ток насыщения, возникает, когда все электроны, испускаемые катодом, достигают анода. Сила электрического тока $\text{I}$ определяется как отношение заряда $\text{q}$, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени $\text{t}$, за которое этот заряд прошел.

$I = \frac{q}{t}$

Общий заряд $\text{q}$, переносимый электронами, можно найти, умножив количество электронов $\text{N}$ на заряд одного электрона $\text{e}$:

$q = N \cdot e$

Следовательно, формула для максимальной силы тока будет выглядеть так:

$I_{max} = \frac{N \cdot e}{t}$

Подставим числовые значения в формулу:

$I_{max} = \frac{5 \cdot 10^{16} \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}}{1 \text{ с}}$

Выполним вычисления:

$I_{max} = (5 \cdot 1.6) \cdot 10^{16 + (-19)} \text{ А} = 8 \cdot 10^{-3} \text{ А}$

Результат можно выразить в миллиамперах (мА), зная, что $1 \text{ мА} = 10^{-3} \text{ А}$:

$I_{max} = 8$ мА

Ответ: $\text{8}$ мА.