Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11664
2019-11-24 
При какой разности потенциалов между электродами зажигается неоновая лампочка, если энергии ионизации неона $I = 21,5 зв$, а среднее расстояние между двумя последовательными столкновениями электрона с атомами газа равно 0,4 $м \mu$? Электроды имеют вид больших пластинок, расположенных на расстоянии $d = 3 мм$ друг от друга.
Решение:
Если разность потенциалов между электродами $U$, то напряженность электрического поля между ними $E = \frac{U}{s}$. В этом поле на электрон действует сила $F = Ee$ ($e$ - заряд электрона), сообщающая ему ускорение $a = \frac{F}{m} = \frac{Ee}{m} = \frac{Ue}{dm}$, где $m$ - масса электрона.
При столкновении с атомом газа электрон передает ему свою энергию и останавливается (мы считаем, что столкновение неупруго). Масса атома много больше массы электрона. Поэтому атому газа при столкновении передается энергия $\frac{mv^{2} }{2}$, приобретаемая электроном между его последовательными столкновениями. Эта энергия должна быть равна энергии ионизации газа $I$:
$\frac{mv^{2} }{2} = I$. (*)
Найдем теперь скорость, приобретаемую электроном. Если время разгона равно $\tau$, то мы можем записать, что $v = a \tau = \frac{Ue}{md} \tau$ и $l = \frac{a \tau^{2} }{2} = \frac{U e \tau^{2} }{2md}$. Из этих уравнений найдем, что
$v = \sqrt{ \frac{2Uel}{md} }$.
Подставляя это выражение для $v$ в уравнение (*), получим
$\frac{Uel}{d} = I$.
Отсюда $U = \frac{Id}{el} \approx 160 в$.
При какой разности потенциалов между электродами зажигается неоновая лампочка, если энергии ионизации неона $I = 21,5 зв$, а среднее расстояние между двумя последовательными столкновениями электрона с атомами газа равно 0,4 $м \mu$? Электроды имеют вид больших пластинок, расположенных на расстоянии $d = 3 мм$ друг от друга.
Решение:
Если разность потенциалов между электродами $U$, то напряженность электрического поля между ними $E = \frac{U}{s}$. В этом поле на электрон действует сила $F = Ee$ ($e$ - заряд электрона), сообщающая ему ускорение $a = \frac{F}{m} = \frac{Ee}{m} = \frac{Ue}{dm}$, где $m$ - масса электрона.
При столкновении с атомом газа электрон передает ему свою энергию и останавливается (мы считаем, что столкновение неупруго). Масса атома много больше массы электрона. Поэтому атому газа при столкновении передается энергия $\frac{mv^{2} }{2}$, приобретаемая электроном между его последовательными столкновениями. Эта энергия должна быть равна энергии ионизации газа $I$:
$\frac{mv^{2} }{2} = I$. (*)
Найдем теперь скорость, приобретаемую электроном. Если время разгона равно $\tau$, то мы можем записать, что $v = a \tau = \frac{Ue}{md} \tau$ и $l = \frac{a \tau^{2} }{2} = \frac{U e \tau^{2} }{2md}$. Из этих уравнений найдем, что
$v = \sqrt{ \frac{2Uel}{md} }$.
Подставляя это выражение для $v$ в уравнение (*), получим
$\frac{Uel}{d} = I$.
Отсюда $U = \frac{Id}{el} \approx 160 в$.
