Определить максимальную скорость электронов в вакуумном диоде, если напряжение между анодом и катодом создается батареей с ЭДС 100 В и внутренним сопротивлением 96,44 Ом. Анодный ток равен 1 А.
Ответы
Ответ:
Чтобы определить максимальную скорость электронов в вакуумном диоде, нам нужно рассмотреть энергию, полученную электронами, когда они проходят через электрическое поле, создаваемое напряжением.
Напряжение на аноде и катоде, создаваемое аккумулятором, равно 100 В. Однако необходимо учитывать и падение напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора. Ток, проходящий через батарею, равен 1 А, а внутреннее сопротивление равно 96,44 Ом.
Падение напряжения на внутреннем сопротивлении можно рассчитать по закону Ома:
V_внутреннее = I * R_внутреннее
V_внутреннее = 1 А * 96,44 Ом
V_внутреннее = 96,44 В
Следовательно, эффективное напряжение на аноде и катоде диода равно:
V_эффективный = V_батарея - V_внутренний
V_эффективное = 100 В - 96,44 В
V_эффективное = 3,56 В
Максимальную скорость электронов в вакуумном диоде можно определить по энергии, приобретаемой электронами в электрическом поле. Энергия, полученная электроном, равна произведению его заряда (e) на эффективное напряжение (V_efficient).
Полученная_энергия = e * V_эффективная
Заряд электрона (e) составляет примерно 1,6 x 10^(-19) кулонов. Подставляя это значение, имеем:
Полученная_энергия = (1,6 x 10^(-19) C) * (3,56 В)
Полученная_энергия = 5,696 x 10^(-19) Дж
Теперь предположим, что вся энергия, полученная электроном, переходит в его кинетическую энергию. Кинетическая энергия объекта может быть задана уравнением:
КЭ = (1/2) * м * v ^ 2
Где KE — кинетическая энергия, m — масса электрона, v — его скорость. Преобразовав уравнение, мы можем решить для v:
v = sqrt ((2 * КЭ) / м)
Масса электрона (m) составляет примерно 9,11 x 10^(-31) кг. Подставив значения, можно вычислить максимальную скорость электрона в вакуумном диоде:
v = sqrt((2 * 5,696 x 10^(-19) Дж) / (9,11 x 10^(-31) кг))
v ≈ 6,44 х 10^6 м/с
Следовательно, максимальная скорость электронов в вакуумном диоде составляет примерно 6,44 х 10^6 метров в секунду.
Объяснение: