Вопрос задан 03.04.2025 в 15:30. Предмет Физика. Спрашивает Макеева Виктория.

В вакуумном диоде анод разогревается за счет кинетической энергии ударяющихся об него электронов. Количество теплоты, которое выделится на аноде за 1 ч работы лампы, если скорость электронов в катодном пучке 106 м/с, а сила анодного тока 6,3 мА

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Сокот Богдан.

Для того чтобы определить количество теплоты, выделяемое на аноде вакуумного диода за 1 час работы лампы, нужно рассчитать энергию, которую приносят электроны за это время. Пошагово разберём расчёт:


1. Кинетическая энергия электрона

Энергия, которую несёт один электрон, определяется по формуле кинетической энергии:

E=mv22E = \frac{mv^2}{2}

где:

  • mm — масса электрона (9,1×10−31 кг9,1 \times 10^{-31} \, \text{кг}),
  • vv — скорость электрона (106 м/с10^6 \, \text{м/с}).

Подставляем значения:

E=9,1×10−31⋅(106)22=9,1×10−31⋅10122=4,55×10−19 Дж.E = \frac{9,1 \times 10^{-31} \cdot (10^6)^2}{2} = \frac{9,1 \times 10^{-31} \cdot 10^{12}}{2} = 4,55 \times 10^{-19} \, \text{Дж}.

2. Число электронов, проходящих за 1 секунду

Сила тока II связана с количеством заряда qq, проходящего через анод за 1 секунду:

I=qt,q=I⋅t,I = \frac{q}{t}, \quad q = I \cdot t,

где t=1 сt = 1 \, \text{с}, I=6,3 мА=6,3×10−3 АI = 6,3 \, \text{мА} = 6,3 \times 10^{-3} \, \text{А}.

Заряд за 1 секунду:

q=6,3×10−3 Кл.q = 6,3 \times 10^{-3} \, \text{Кл}.

Количество электронов, прошедших за 1 секунду, определяется делением полного заряда на заряд одного электрона (e=1,6×10−19 Клe = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}):

N=qe=6,3×10−31,6×10−19=3,94×1016 электронов/с.N = \frac{q}{e} = \frac{6,3 \times 10^{-3}}{1,6 \times 10^{-19}} = 3,94 \times 10^{16} \, \text{электронов/с}.

3. Количество электронов за 1 час

В 1 часе 3600 секунд, поэтому:

Nчас=N⋅3600=3,94×1016⋅3600=1,42×1020 электронов.N_{\text{час}} = N \cdot 3600 = 3,94 \times 10^{16} \cdot 3600 = 1,42 \times 10^{20} \, \text{электронов}.

4. Общая энергия, переданная аноду

Общая энергия определяется как произведение энергии одного электрона на общее количество электронов:

Eобщ=E⋅Nчас.E_{\text{общ}} = E \cdot N_{\text{час}}.

Подставляем значения:

Eобщ=4,55×10−19⋅1,42×1020=6,47 Дж.E_{\text{общ}} = 4,55 \times 10^{-19} \cdot 1,42 \times 10^{20} = 6,47 \, \text{Дж}.

5. Количество теплоты

Эта энергия полностью преобразуется в тепло на аноде за 1 час работы. Поэтому:

Q=6,47 Дж.Q = 6,47 \, \text{Дж}.

Ответ: за 1 час работы вакуумного диода на аноде выделится 6,47 Дж6,47 \, \text{Дж} тепла.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос