3.4.8 Струм в рідинах, вакуумі, газі

1. Визначити струм насичення електронної лампи, якщо площа катода S=4 мм², температура катода Т=1800 К. Робота виходу електронів =0,2 еВ. Стала Річардсона-Дашмена .

2. В електронній лампі електрони вилітають з катода (у вигляді прямої нитки) і рухаються до анода (у вигляді циліндра, віссю якого є ця нитка). Визначити густину струму поблизу анода за таких умов. Струм І=3 мА, довжина циліндра l=2,5 см, діаметр циліндра d=1 см.

3. В електронній лампі електрони рухаються від катода (у вигляді нитки) до анода (у вигляді циліндра). Визначити густину струму поблизу катода, якщо довжина нитки l=2 см, а діаметр нитки d=0,02 мм. Анодний струм І=2 мА.

4. При якій температурі металу почнеться термоелектронна емісія, якщо робота виходу дорівнює 0,2 еВ? При розв’язку використовувати для електронів співвідношення кінетичної теорії газів.

5. Виріб при електролізі був покритий шаром срібла товщиною 0,01 мм за 10 годин. Яка була густина струму під час сріблення?

6. При електролізі розчину сірчанокислого цинку на протязі 60 хвилин виділилось т=2,45 г цинку. Визначити опір розчину, якщо напруга між електродами U=100 В. Цинк вважати одновалентним.

7. Між плоскими електродами площею 100 см² за 1 секунду іонізатором створюється пар іонів в 1 см³. Відстань між електродами 10 см. Визначити величину струму між електродами, якщо кожен іон має елементарний заряд.

8. В розрядній трубці появилось свічення водню. Яка швидкість електронів, що викликає іонізацію водню? Напруга 300 В.

9. При іонізації атомів гелію виконується робота А=24,5 еВ. Визначити потенціал іонізації атомів гелію.

10. Який струм проходить в іонізаційній камері при напрузі U=20 В, що відповідає закону Богуславського–Ленгмюра?

Коефіцієнт α=0,2 А/В^3/2.

11.* При електролізі розчину сірчаної кислоти за час t=50 хвилин виділилось т=0,3 г водню. Визначити потужність, що споживається розчином, якщо його опір R=0,4 Ом.

12.* При іонізації повітря утворились одновалентні іони з рухливостями м²/(с·В), м²/(с·В). Визначити напруженість електричного поля в повітрі, якщо концентрація іонів 1/м³, а густина струму j= А/м².

13.* У скільки разів струм насичення в лампі з катодом з тарованого вольфраму більший, ніж струм в лампі з чистим вольфрамом при однаковій температурі Т=1800 К, якщо емісійна стала для чистого вольфраму , а для тарованого чистого вольфраму ?

14.* Скільки атомів двохвалентного металу виділиться на 1 см² поверхні електрода за 5 хвилин при густині струму 10 А/ м²?

15.* Визначити опір трубки довжиною 84 см і площею поперечного перерізу 5 мм², якщо вона заповнена повітрям, іонізованим так, що в кожному см³ його знаходиться при рівновазі 10⁷ пар іонів. Іони одновалентні. Рухливість іонів рівна і .

3.5. Е Л Е К Т Р О М А Г Н Е Т И З М

3.5.1 Закон Ампера. Взаємодія паралельних струмів

1. В магнітному полі індукцією В=0,22 Тл знаходиться провідник довжиною 1,5 м. Яка сила діє на провідник, якщо сила струму в провіднику 2А, а кут між вектором індукції магнітного поля і провідником 30°?

2. Який струм тече провідником довжиною 0,2 м, вміщеним в магнітне поле індукцією В=0,02 Тл перпендикулярно до магнітних ліній, якщо на нього діє сила 2×10^-3 Н?

3. Між полюсами підковоподібного магніту створюється магнітне поле індукцією В=0,002 Тл. Визначити довжину провідника, по якому тече струм 5А, якщо при внесені його між полюси магніту на нього діє сила 10^-3 Н.

4. Визначити індукцію магнітного поля, в якому на провідник довжиною 0,5 м діє сила 5×10^-3 Н, при проходженні струму 10А. Напрям силових ліній перпендикулярний до провідника.

5. В магнітне поле індукцією В=0,001 Тл помістили провідник довжиною 0,05 м під кутом 45° до напрямку магнітних силових ліній. Визначити струм у провіднику, якщо на нього діє сила Ампера F_А=7,1×10^-4 Н.

6. Визначити силу, що діє на прямий провідник довжиною 20 см в магнітному полі індукцією В=0,01 Тл, якщо струм в провіднику І=20 А складає кут 30° з вектором магнітної індукції.

7. Визначити силу Ампера, що діє на провідник довжиною 0,2 м, розташований в напрямі магнітних силових ліній, якщо струм дорівнює І=5А, а індукція магнітного поля В=0,05 Тл.

8. Два паралельні прямі нескінченно довгі провідники знаходяться на відстані 2 см. Провідниками течуть струми І₁=I₂=5 А в одному напрямі. З якою силою притягується кожний метр першого провідника до другого?

9. На якій відстані знаходяться два прямолінійні паралельні провідники, якими течуть струми І₁=2 А і І₂=3 А, якщо сила взаємодії між ними дорівнює 1,2×10^-5 Н на кожний метр довжини?

10. Два прямолінійні паралельні провідники, якими течуть однакові струми, притягуються один до одного із силою 2×10^-4 Н на кожний метр довжини. Визначити величину струму, що тече кожним провідником, якщо відстань між ним дорівнює 40 см.

11.* Провідник довжиною 20 см масою 20 г знаходиться на терезах в рівновазі. Якщо підключити провідник до джерела струму (І=2 А) і піднести підковоподібний магніт так, щоб силові лінії були перпендикулярні до провідника, то для зрівноважування треба додати 50 г на другу шальку. Визначити індукцію магнітного поля (в Тл) магніту (g=10 м/с²).

12.* Провідник довжиною 1 м рухається з прискоренням а=0,1 м/с² перпендикулярно індукції магнітного поля В=0,05 Тл. Визначити струм в провіднику, якщо його маса дорівнює 100 г.

13.* Визначити силу Ампера, що діє на сторону квадратної рамки площею 4 см², вміщеної в магнітне поле індукцією В=0,02 Тл перпендикулярно до силових ліній. Струм в рамці 1 А.

14.* В магнітному полі провідник довжиною 20 см, підвішений на двох довгих (1 м) проводах, відхилився від положення рівноваги на відстань а=10 см при проходженні струму I=2A. Маса провідника m=0,1кг. Визначити індукцію магнітного поля В, напрямленого вертикально.

15.* Яку роботу треба виконати, щоб наблизити провідник із струмом 15 А до другого паралельного провідника із струмом 25 А на відстань 10 см. Початкова відстань між провідниками 0,272 м. Довжини провідників 1 м. Струми течуть в одному напрямі.