Сборник задач по курсу общей физики: Учеб пособие 223 для студентов пед ин-тов по спец. №2105 «Физика» /Г. А. Загуста, Г. П. Макеева, А. С. Микулич и др.; Под ред. М. С. Цедрика. М.: Просвещение, 1989. 271 с.: ил



бет24/54
Дата27.02.2022
өлшемі3,13 Mb.
#133585
түріСборник задач
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   54
Байланысты:
cedrik

Ч

А jА |
(> = — ,
\ кТ
1 п| внутренняя \(ь = In—Ч
е п_>
где П\ и П) — концентрация электронов проводимости в кон­тактирующих металлах.
В ограниченном интервале температур термоЭДС & зависит от разности температур спаев для цепи из двух различных

  • металлов:

/=а(7\-Г,),
где а — коэффициент, зависящий от природы контактирующих металлов.
Термоэлектронная эмиссия

  1. Электрон со скоростью 1,3 Мм/с ударяется о пластинку из цезия. Произойдет ли вырывание нового электрона из плас­тинки? Если да, то какой наименьшей скоростью должен обла­дать электрон, чтобы произошло вырывание нового электрона с поверхности пластинки?

  2. В электронной лампе ток насыщения достигает значения 1н = 2,86 мкА при температуре вольфрамового волоска катода Т—2 кК. Найти диаметр волоска катода, если длина его 1 = 2 см.

  3. Во сколько раз изменится удельная термоэлектронная эмиссия вольфрама, находящегося при температуре 2400 К, если повысить температуру вольфрама на 100 К?

  4. На аноде электронной лампы за 1 ч работы выделилось 63 Дж энергии при силе тока в лампе 6,3 мА. Найти скорость электронов катодного пучка, считая, что выделение теплоты происходит только за счет кинетической энергии электронов.

  5. Напряженность поля между анодом и катодом телеви­зионной трубки, находящимися на расстоянии 10 см друг от друга, равна 100 кВ/м, Найти скорость и энергию электронов в момент удара их об экран трубки, если считать поле одно­родным.

  6. Анодный ток электронной лампы 10 мА. Сколько электронов вылетает ежесекундно из катода лампы?

  7. Найти крутизну характеристики трехэлектродной лампы и среднее внутреннее сопротивление ее на участке изменения анодного напряжения от 55 до 80 В, вызывающего изменение анодного тока от 40 до 70 мА, если коэффициент усиления равен 1.

  8. Трехэлектродная лампа имеет внутреннее сопротивление

117



3 кОм и крутизну характеристики 3 мА/В, Найти коэффициент усиления этой лампы.

  1. Внутреннее сопротивление трехэлектродной лампы с коэффициентом усиления 40 равно 8 кОм. Найти изменение анод­ного тока и крутизну характеристики, если изменение анод­ного напряжения составляет 120 В.

  2. Определить концентрацию электронов в пучке электрон­нолучевой трубки осциллографа вблизи экрана. Сечение пучка S — 1,0 мм2, сила тока /=1,6 мкА. Электроны вылетают из катода без начальной скорости и ускоряются между катодом и анодом электрическим полем с разностью потенциалов U = 28,5 кВ.

Контактные явления

  1. Какой наибольший заряд может протечь по термопаре медь-платина при поглощении горячим спаем Q = 4,19 Дж энер­гии? Температура горячего спая £i = 100°C, холодного t2 = 0°C, ЭДС if =0,76 мВ.

  2. Термопара висмут-железо с постоянной а = 92 мкВ/К и сопротивлением R = 5 Ом присоединена к гальванометру внутренним сопротивлением Rr = 110 Ом. Какую силу тока пока­жет гальванометр, если температура одного спая термопары £i = 100°C, а другого £2 = 0°С?

  3. Для измерения температуры среды в нее погружают один спай термопары никель-хром с постоянной а = 0,5 мкВ/К, которая присоединена к гальванометру внутренним сопротивле­нием 2 кОм и ценой деления 10 нА/дел. Чему равна темпе­ратура среды, если при температуре второго спая 15°С отклоне­ние стрелки гальванометра составляет 25 делений?

  4. Определить ЭДС термоэлемента при разности темпе­ратур спаев 500 К, если термоэлектрическая постоянная его 50 мкВ/К.

  5. Определить сопротивление гальванометра с ценой деле­ния шкалы 15 нА/дел, если сопротивление термопары 6 Ом и ею можно измерять минимальное изменение температуры 6 мК. Термоэлектрическая постоянная термопары 50 мВ/К. Отклоне­ние стрелки гальванометра 10 делений.

  6. Работа выхода электронов из меди 4,47 эВ, а из свинца — 3,74 эВ. Какова внешняя контактная разность потен­циалов в соединении этих двух металлов? Считать концентра­ции электронов проводимости одинаковыми.

  7. Определить внутреннюю контактную разность потен­циалов между медью и калием при температуре 27°С.

  8. Термопара константан-железо сопротивлением 0,25 Ом подключена к гальванометру сопротивлением 5,0 Ом и ценой деления шкалы 0,95 мкА/дел, который при нагревании спая показывает силу тока 85,0 мкА. На сколько нагрелся спай и на сколько делений шкалы отклонилась стрелка, если постоян­ная термопары 51,60 мкВ/К?

118


§ 20. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ И ГАЗАХ


Скорость установившегося направленного движения ионов:
V+=Ь±Е,
где Е — напряженность поля, b + — подвижность ионов.
Закон Ома для электролитов:
«/ — ftoQ^ib + -)- b- ) Еу
где а — коэффициент диссоциации, п0 — число молекул раство­ренного вещества в электролите объемом 1 см3; для газов при небольших плотностях тока:
J = Qrin(b +. -f- b— )Е,
где п0число пар ионов, находящихся в единице объема газа (насыщение не имеет места).
Плотность тока насыщения между плоскими электродами, отстоящими на расстоянии d друг от друга:
J = Ned.
Первый закон Фарадея:
т = kit,
где к — электрохимический эквивалент, I — сила тока.
Второй закон Фарадея:
к = Тх
где х~- химический эквивалент, А — атомная масса, Z — ва-
Zj
лентность; F — число Фарадея.
Электрический ток в электролитах

  1. Определить массу меди, выделившейся на электродах из раствора сульфата меди (CuSOO в течение 2 ч при силе тока 10 А.

  2. При разряде элемента разрядным током 0,2 А был израсходован цинк массой 5,0 мг. Найти время работы элемента.

  3. При силе тока раствора 1 А на катоде выделилось 8,05 г вещества. Определить электрохимический эквивалент ве­щества, если ток через раствор протекал в течение 2 ч.

  4. Какой заряд прошел через раствор сульфата серебра (Ag2S04), если на катоде выделилось чистое серебро массой 16,77 г?

  5. Ток плотностью 5 мА/см2 протекает через электроли­тический раствор сульфата никеля (NiS04). За какое время от­ложится слой толщиной 50 мкм и какая мощность нужна для того, чтобы в течение 1 ч покрыть никелем поверхность пло­

119



щадью 1 мм2 до указанной толщины, если напряжение 7 В?

  1. Для гальванического покрытия золотом пользуются ра­створом хлорида золота (АиСЬ). Через какое время можно полу­чить слой золота толщиной 5 мкм, если плотность тока 0,2 А/дм2?

  2. Какой заряд нужно пропустить через электролитичес­кую ванну, наполненную подкисленной водой, чтобы заполнить водородом шар-зонд диаметром d = 10 м при нормальных усло­виях?

  3. При электролизе воды через ванну в течение времени t = 25 мин сила тока была /=20 А. Какова температура вы­делившегося кислорода, если он находится в объеме V =1 л под давлением р = 0,2 МПа? Электрохимический эквивалент кис­лорода 8,29-10 8 кг/Кл.

  4. Зная атомные массы элементов, определить электрохи­мические эквиваленты серебра, меди, алюминия и никеля.

  5. При силе тока 2,2 А за 1 ч 12 мин в электролите, содержащем медь, на катоде выделилась медь массой 1,65 г. Определить КПД установки.

  6. Три ванны с растворами CuS04, AgNO^, NiS04 соедине­ны последовательно. За время прохождения тока в первой ванне выделилась медь массой 10 г. Сколько никеля и серебра выдели­лось во второй и третьей ваннах соответственно?

  7. В цепь электрической ванны с раствором сульфата меди включен амперметр, показывающий силу тока 5 А. На катоде за 25 мин выделилась медь массой 2,1 г. Правильно ли пока­зывает амперметр?

  8. Каково накопление заряда в аккумуляторе, содержа­щем пероксид свинца (РЬ02) массой 20 г?

  9. На основании законов электролиза определить массу водородного иона и заряд электрона.

  10. Через стеклянную трубку сечением 83,4 мм2, запол­ненную раствором поваренной соли (NaCl), проходит ток 2,7 А. Определить, сколько пар ионов образуется за 1 с в объеме 1 см1, если под влиянием электрического поля ионы хлора перемещаются в растворе со скоростью 1015 мкм/с, а ионы натрия — 675 мкм/с.

  11. Определить концентрацию ионов натрия в водном раст­воре поваренной соли малой концентрации, если сила тока в плоских электродах, расположенных на расстоянии d= 10,0 см, равна / = 1,8 А. Напряжение между электродами U0 = 20,0 В, а подвижности ионов: 6Na+= 0,45*10 7 м2/(с*В); 6Ci-=0,68X ХЮ-' м2/(с*В). Площадь пластин S = 10J см2.

  12. Для покрытия слоем серебра поверхности площадью S = 500 см2 понадобилось пропускать ток / = 2 А в течение t~ 5 ч через раствор соли серебра. Найти толщину слоя се­ребра.

  13. Элемент с ЭДС ^ = 1,5 В и внутренним сопротивле­нием г = 0,5 Ом замкнут на нагрузку сопротивлением /? = 3,0 Ом.

120



Найти время работы элемента, в течение которого в нем израсхо­довано цинка массой га = 5,0 г.

  1. Коэффициент диссоциации раствора нитрата серебра (AgNOO с концентрацией я = 30 кг/м* равен а = 45%. Найти удельную электропроводность этого раствора при t = 18°C.

  2. Сколько электроэнергии расходуется на получение алю­миния массой 1 кг, если электролиз ведется при напряжении 10 В, а КПД всей установки 80%? Атомная масса алюминия 27.

  3. Найти коэффициент диссоциации раствора хлорида се­ребра (AgCl), если удельное сопротивление его р = 0,25 Ом*м при концентрации я = 120 кг/м* и температуре t = 18°C.

  4. Коэффициент диссоциации водного раствора хлорида калия (КС1) 77,5%. Найти концентрацию раствора, если удельное сопротивление его 74 мОм-м.

Электрический ток в газах

  1. Какой относительной скоростью должны обладать мо­лекулы неона, чтобы при соударении произошла однократная ионизация одной из них?

  2. Воздух, заключенный между пластинами плоского кон­денсатора, ионизуется внешним ионизатором. Найти скорость ионов в поле конденсатора емкостью 50 пФ и площадью пластин 250 см2 каждая при напряжении 400 В между ними.

  3. Найти концентрацию ионов между пластинами плоско­го конденсатора емкостью 6,6 пФ, если воздух ионизуется внеш­ним ионизатором и при напряжении 450,0 В сила тока 7,0 мкА. Насыщение не имеет места.

  4. Аргон, находящийся между пластинами конденсатора площадью 300 см2 каждая с расстоянием между ними 5 см, ионизуется внешним ионизатором. Найти число пар ионов, кото­рые образуются за 1 с в аргоне объемом 1 см3, если сила тока насыщения между пластинами 4 пА.

  5. Какой скоростью должен обладать электрон, чтобы ионизовать атом аргона при ударе?

  6. Между пластинами плоского конденсатора, находящи­мися на расстоянии 5,0 см друг от друга, за 1 с в воздухе объемом 1 см3 образуется 6,6 -10ь пар ионов под действием внешнего ионизатора. Найти площадь пластины конденсатора, если сила тока насыщения 3,0 пА.

  7. Найти число пар ионов, образующихся в атмосфере в объеме 1 см3 при нормальных условиях за 1 с между пластинами плоского конденсатора площадью 250 см2 каждая, если при расстоянии между пластинами 5 см сила тока насыщения 1 фА.

  8. Согласно опытным данным, искровой разряд в воздухе при нормальных условиях наступает при напряженности поля 30 кВ/см. Найти длину свободного пробега электрона, обладаю­щего энергией 15 аДж при данных условиях.

  9. При какой разности потенциалов между электродами

121



зажигается неоновая лампа, если энергия ионизации неона А
= 21,5 эВ, а среднее расстояние между двумя последователь­ными столкновениями электрона с атомами газа равно 0,4 нм? Электроды имеют вид больших пластин, расположенных на расстоянии d —3,0 мм друг от друга.

  1. Разность потенциалов между облаком и Землей в мо­мент разряда (молнии) достигает 10 MB, а протекший заряд 30 Кл. Найти энергию разряда и напряженность поля, если высота облаков 4 км.

  2. Электрон проходит путь 10 см в поле напряженностью 10 МВ/м. Сколько атомов кислорода может ионизовать он на своем пути?

$ 21. МАГНИТНОЕ ЛОЛЕ. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЕСЯ ЗАРЯДЫ И ТОКИ

Индукция магнитного поля, создаваемого элементом провод­ника длиной dl
, по которому течет ток I (закон Био — Савара — Лапласа):
ц(, I[dl\ rl

dB



где г — радиус-вектор, проведенный от элемента проводника в
точку, в которой определяется индукция dB, г — модуль этого
вектора, dl
— вектор, численно равный длине dl элемента про­водника и направленный в ту сторону, куда течет ток, jli0 = =4л-10“7 Гн/м — магнитная постоянная.
Модуль индукции В магнитного поля, создаваемого беско­нечно длинным прямолинейным проводником на расстоянии R:
2 л R
В случае проводника конечной длины модуль индукции маг­нитного поля в точке А (рис. 21.1) вычисляется по формуле:


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   54




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет