Задача по физике Вольфрамовая нить, служащая катодом в электронной лампе, накаливается током 1,9 А до некоторой температуры. На сколько вольт надо повысить напряжение на этой нити, чтобы при анодном токе 0,1 А температура осталась такой же, как и при отсутствии анодного тока?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи необходимо учесть, что при изменении напряжения на вольфрамовой нити изменится ее температура, что влияет на эмиссию электронов.

Известно, что с увеличением напряжения на нити, нагреваемой током, увеличивается и температура, при которой она работает. Поэтому для того чтобы компенсировать нагревание от анодного тока и сохранить температуру нормальной, напряжение на нити надо уменьшить.

Мы знаем, что сила тока на нити равна 1,9 А, а на аноде 0,1 А. Для того чтобы определить напряжение, на котором это произойдет, воспользуемся законом Йольта-Ленца: U = RI, где U - напряжение, R - сопротивление нити.

Так как в данной задаче анод является нулевым, а катодом служит нить, можем записать, что V = Vн + Vа, где Vн - напряжение на нити, Vа - напряжение на аноде.

Для того чтобы температура нити осталась такой же, как и при отсутствии анодного тока необходимо, чтобы температура нити с анодом была равна температуре нити без анода.

Если обозначить температуру нити без анода за t1, с анодом за t2, тогда Uн = IнR и Vай = IаR.

Учитывая условие задачи, приравниваем Uн = Uа, тогда получаем IнRн = IаRа.

Так как Rн = Rа = R, получаем Iн = 1,9A и Iа = 0,1A.

Теперь, для определения напряжения на нити без анода, найдем сопротивление нити R.

Для этого воспользуемся законом Ома: R = U / I, где U - напряжение, I - ток.

Так как нам дано, что температура не должна измениться и ток на нити должен быть 1,9A, то находим Uн = 1,9R.

Подставляем теперь значения токов и находим Uн:

Uн = 1,9 * R.

Теперь найдем напряжение на аноде Vа, зная ток и сопротивление нити:

Vа = 0,1 * R.

Таким образом, чтобы сохранить температуру нити такой же, как и при отсутствии анодного тока, нужно увеличить напряжение на нити на величину:

ΔU = Uа - Uн = 0,1R - 1,9R = -1,8R.

Значит, напряжение на нити нужно уменьшить на 1,8R.