Номер 5.79, страница 115 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 5. Электромагнитные колебания. Переменный ток - номер 5.79, страница 115.

Условие.

5.79. Почему при питании неоновой лампы постоянным током свечение наблюдается только у одного электрода? Почему при переменном токе светятся оба электрода?

Решение.

Почему при питании неоновой лампы постоянным током свечение наблюдается только у одного электрода?

Свечение в газоразрядных лампах, к которым относится и неоновая, возникает в результате ионизации и возбуждения атомов газа электрическим током. При подключении к источнику постоянного тока один электрод имеет отрицательный потенциал (катод), а другой — положительный (анод). Положительные ионы газа (неона) в электрическом поле движутся к катоду. Ударяясь о его поверхность, они выбивают из него электроны. Эти электроны, в свою очередь, ускоряются полем в сторону анода, сталкиваясь с атомами неона и вызывая их возбуждение. Возвращаясь в стабильное состояние, возбужденные атомы излучают свет. Наиболее интенсивные процессы ионизации и возбуждения происходят в непосредственной близости от катода, где концентрация положительных ионов, бомбардирующих его, максимальна. Поэтому видимое свечение концентрируется именно у отрицательного электрода — катода.

Ответ: При постоянном токе светится только отрицательный электрод (катод), так как именно у его поверхности происходит наиболее интенсивное возбуждение атомов газа за счет бомбардировки электрода положительными ионами и последующего движения выбитых электронов.

Почему при переменном токе светятся оба электрода?

При питании лампы переменным током полярность на электродах постоянно меняется с частотой сети (например, 50-60 раз в секунду). В течение одного полупериода тока один электрод является катодом и светится, а другой — анодом. В течение следующего полупериода они меняются ролями: бывший анод становится катодом и начинает светиться, а бывший катод — анодом. Эта смена ролей происходит очень быстро. Человеческий глаз обладает инертностью зрительного восприятия (персистенцией зрения) и не способен отследить такое быстрое мерцание. В результате нам кажется, что оба электрода светятся непрерывно и одновременно.

Ответ: При переменном токе каждый электрод попеременно выполняет функцию катода, и свечение возникает то у одного, то у другого. Из-за высокой частоты смены полярности и инертности зрения создается иллюзия одновременного свечения обоих электродов.