Вопрос задан 02.11.2026 в 23:36. Предмет Физика. Спрашивает Брайловский Виктор.

  НУжно решение задачи с объяснением, что и откуда берётся. При этом не типовое ЕГЭшное, а более понятное. (основанонное на механике и электричестве).
  Вакуумный диод, у которого анод и катод – параллельные пластины, работает в режиме, когда между током и напряжением выполняется соотношение I = сU3/2 (с – постоянная величина). Во сколько раз увеличится сила, действующая на анод из-за удара электронов, если напряжение на диоде увеличить в два раза? Начальную скорость вылетающих электронов считать равной нулю.    

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Орленко Миша.

Ответ: сила увеличится в 4 раза.

Разберём задачу с точки зрения механики и электричества, не используя готовые формулы для ЕГЭ.

1. Что вообще создаёт силу, действующую на анод?

Электроны вылетают из катода, разгоняются электрическим полем и ударяются об анод.

При ударе каждый электрон передаёт аноду свой импульс. Поэтому сила, с которой электроны действуют на анод, связана с тем, сколько импульса передаётся ему за единицу времени.

Из механики знаем:

F=ΔpΔt.F=\frac{\Delta p}{\Delta t}.

Если за время tt в анод попало NN электронов, то суммарная передача импульса равна NmvNmv, где:

  • mm — масса электрона;

  • vv — скорость электрона непосредственно перед ударом.

Следовательно,

F=Nmvt.F=\frac{Nmv}{t}.

2. Свяжем количество электронов с силой тока

Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени:

I=qt.I=\frac{q}{t}.

Заряд одного электрона по модулю равен ee. Поэтому, если за время tt прилетело NN электронов,

I=Net.I=\frac{Ne}{t}.

Отсюда:

Nt=Ie.\frac Nt=\frac Ie.

Подставляем это в формулу силы:

F=Iemv.F=\frac Ie mv.

Или:

F=Imve.\boxed{F=\frac{Imv}{e}}.

Масса и заряд электрона — постоянные величины. Значит, сила пропорциональна произведению тока на скорость электронов:

F∼Iv.\boxed{F\sim Iv}.

Это ключевой момент задачи.

3. Как изменится скорость электронов при увеличении напряжения?

Здесь используем закон сохранения энергии.

Электрон начинает движение практически из состояния покоя. Электрическое поле совершает работу по его разгону.

Работа электрического поля равна:

A=eU.A=eU.

Вся эта работа переходит в кинетическую энергию электрона:

eU=mv22.eU=\frac{mv^2}{2}.

Выразим скорость:

v=2eUm.v=\sqrt{\frac{2eU}{m}}.

Поскольку масса и заряд электрона постоянны, получаем:

v∼U.\boxed{v\sim\sqrt U}.

То есть если напряжение увеличить в 2 раза, скорость электронов увеличится не в 2, а в 2\sqrt 2 раза.

4. Как изменится сила тока?

По условию задачи:

I=cU3/2.I=cU^{3/2}.

Постоянная cc не меняется, поэтому:

I∼U3/2.I\sim U^{3/2}.

Увеличим напряжение в 2 раза. Тогда ток увеличится в:

23/2=222^{3/2}=2\sqrt 2

раза.

5. Собираем всё вместе

Мы выяснили две вещи:

  • скорость электронов увеличивается в 2\sqrt 2 раза;

  • количество электронов, прилетающих к аноду за секунду (то есть ток), увеличивается в 222\sqrt 2 раза.

А сила удара зависит от произведения тока

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос