Номер 2.58, страница 46 - 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 2.58, страница 46.

Условие.

2.58. К сетке вакуумного триода подключили металлический шар на изолирующем штативе (рис. 2.15). Как изменятся показания амперметра в анодной цепи, если к шару приблизить:

а) стеклянную палочку, потёртую о шёлк;

б) эбонитовую палочку, потёртую о мех;

в) прикоснуться отрицательно заряженным телом?

Рис. 2.15

Решение.

Показания амперметра в анодной цепи вакуумного триода напрямую зависят от анодного тока, то есть от количества электронов, долетающих от катода до анода. Сетка, расположенная между катодом и анодом, управляет этим потоком. Потенциал сетки относительно катода $U_{c}$ определяет, насколько сильно она будет притягивать или отталкивать летящие к аноду электроны. Поскольку сетка соединена с изолированным металлическим шаром, потенциал сетки равен потенциалу шара. Изначально шар, как и сетка, электрически нейтрален и его потенциал можно считать равным нулю.

а) При трении о шёлк стеклянная палочка приобретает положительный заряд. Когда эту положительно заряженную палочку подносят к металлическому шару, не касаясь его, происходит явление электростатической индукции. Электроны в шаре перераспределяются, притягиваясь к палочке. Несмотря на перераспределение, общий потенциал шара под действием внешнего положительного заряда становится положительным ($U_{c} > 0$). Положительный потенциал на сетке будет дополнительно ускорять электроны, летящие от катода к аноду. В результате анодный ток возрастет, и амперметр покажет большее значение.
Ответ: показания амперметра увеличатся.

б) При трении о мех эбонитовая палочка приобретает отрицательный заряд. Когда эту отрицательно заряженную палочку подносят к шару, по закону электростатической индукции, общий потенциал шара под действием внешнего отрицательного заряда становится отрицательным ($U_{c} < 0$). Отрицательный потенциал на сетке создает тормозящее поле для электронов, летящих от катода. Часть электронов не сможет преодолеть это поле и вернется на катод или осядет на сетке. В результате поток электронов, достигающих анода, уменьшится, что приведет к уменьшению анодного тока.
Ответ: показания амперметра уменьшатся.

в) Прикосновение отрицательно заряженного тела к металлическому шару приведет к переходу части избыточных электронов с тела на шар (зарядка через контакт). В результате шар приобретет отрицательный заряд и, следовательно, отрицательный потенциал ($U_{c} < 0$). Как и в предыдущем пункте, отрицательный потенциал на сетке будет тормозить электроны, уменьшая анодный ток.
Ответ: показания амперметра уменьшатся.