Электрический ток в газах

254. Объем газа, заключенного между электродами ионизационной камеры, V=0,8 л. Газ ионизируется рентгеновскими лучами. Сила тока насыщения I_нас=6 нА. Сколько пар ионов образуется за время t=1 в объеме V₁=1 см³ газа? Заряд каждого иона равен элементарному заряду.

255. На расстоянии d=1 см друг от друга расположены две пластины площадью S=400 см² каждая. Водород между пластинами ионизируют рентгеновскими лучами. При напряжении U=100 В между пластинами идет далекий от насыщения ток силой I=2 мкА. Определить концентрацию n ионов одного знака между пластинами. Заряд каждого иона считать равным элементарному заряду.

256. Посередине между электронами ионизационной камеры пролетела a-частица, двигаясь параллельно электродам, и образовала на своем пути цепочку ионов. Спустя какое время t после пролета a-частицы ионы дойдут до электродов, если расстояние между электродами d = 2 см, разность потенциалов U = 6 кВ и подвижность ионов b обоих знаков в среднем равна 1,5 см²/(В×с).

257. Найти сопротивление трубки длиной l=0,5 м и площадью поперечного сечения S=5 мм², если она наполнена азотом, ионизированным так, что в объеме V=1 см³ его находится при равновесии n=10⁸ пар ионов. Ионы однозарядны.

258. К электродам разрядной трубки, содержащей водород, приложена разность потенциалов U=10 В. Расстояние l между электродами равно 25 см. Ионизатор создает в объеме V=1 см³ водорода n=10⁷ пар ионов в секунду. Найти плотность тока d в трубке. Определить также, какая часть силы тока создается движением положительных ионов.

259. Воздух ионизируется рентгеновскими лучами. Определить удельную проводимость s воздуха, если в объеме V=1 см³ газа находится в условиях равновесия n=10⁸ пар ионов.

260. Азот между плоскими электродами ионизационной камеры ионизируется рентгеновскими лучами. Сила тока, текущего через камеру, I=1,5 мкА. Площадь каждого электрода S=200 см², расстояние между ними d=1,5 см, разность потенциалов U=150 В. Определить концентрацию n ионов между пластинами, если ток далек от насыщения. Заряд каждого иона равен элементарному заряду.

261. Газ, заключенный в ионизационной камере между плоскими пластинами, облучается рентгеновскими лучами. Определить плотность тока насыщения d_нас, если ионизатор образует а объеме V=1 см³ газа n=5×10⁶ пар ионов в секунду. Принять, что каждый ион несет на себе элементарный заряд. Расстояние между плоскими пластинами камеры d=2 см.

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

263. Между пластинами плоского конденсатора, находящимися на расстоянии 5.0 друг от друга, за 1 с в воздухе объемом 1 см³ образуется 6,6×10⁶ пар ионов под действием внешнего ионизатора. Найти площадь пластины конденсатора, если сила тока насыщения 3,0 пА.

264. 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.

265. 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.

266. При какой разности потенциалов между электродами 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.

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

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

269. В газоразрядной трубке между плоскими электродами (S=10 см²), отстоящими друг от друга на расстоянии d=10 см, ток насыщения I_нас=10^-6 А. Ионы в трубке возникают под действием постороннего ионизатора (несамостоятельный разряд). Какое количество q элементарных зарядов того и другого знака создается ежесекундно в 1 см³?

270. Между двумя пластинами площадью S каждая, находящимися на расстоянии d и образующими плоский конденсатор в вакууме, приложена разность потенциалов V. При освещенности катода ультрафиолетовыми лучами между пластинами идет ток силы I, который лостигает своего значения насыщения I_н при V=V₀. Найти подвижность электронов u.

271. Некоторый ионизатор (например, рентгеновы лучи) создает в единице объема газа в единицу времени q пар однозарядных ионов разных знаков. Коэффициент рекомбинации ионов равен a. Определить концентрацию n пар ионов в момент времени t, если ионизатор был включен в момент t=0, а концентрация ионов в этот момент была равна нулю.

272. В момент времени t=0 начинает действовать ионизатор, создающий в единице объема газа в единицу времени q пар, положительных и отрицательных ионов. предполагая, что q=const, найти выражение для концентрации пар ионов во все последующие моменты времени.

273. В начальный момент в газе была создана ионизация с начальной концентрацией n₀ пар ионов в единице объема. Как будет меняться во времени t концентрация n тех же пар, если коэффициент рекомбинации равен a.

274. Между плоскими электродами площадью S=100 см² каждый, находящимися на расстоянии l=5 см друг от друга, создана ионизация воздуха ренгеновыми лучами и наблюдается ток насыщения I_нас=10^-7 А. Определить число пар ионов q, создаваемых ионизатором в 1 см³ в течение одной секунды, а также концентрацию этих пар n в установившемся состоянии. Коэффициент рекомбинации для воздуха a=1,67×10^-6 см³/с.

275. В атмосферном воздухе у поверхности Земли из-за радиоактивности почвы и ионизации космическими лучами в среднем образуется q=5 ионов в 1 см³ в одну секунду. Определить ток насыщения, текущий благодаря этой естественной ионизации в плоском воздушном конденсаторе с площадью каждой обкладки S=100 см² и расстоянием между обкладками l= 5 см.

276. Определить время разрядки конденсатора в условиях предыдущей задачи, если первоначально он был заряжен до разности потенциалов V=300 В.

277. Через какое время t после выключения ионизатора число ионов в камере, наполненной воздухом уменьшится: 1) в 2 раза; 2) в 4 раза? Начальная концентрация пар ионов n₀=10⁷ см^-3. Коэффициент рекомбинации для воздуха a=1,67×10^-3 см³/с.

278. Определить эффективное сечение s рекомбинации положительного молекулярного иона воздуха с отрицательным при комнатной температуре, если коэффициент рекомбинации для воздуха a=1,67×10^-6 см³/с.

279. Азот ионизируется рентгеновским излучением. Определить проводимость G азота, если в каждом кубическом сантиметре газа находится в условиях равновесия n₀=10⁷ пар ионов. Подвижность положительных ионов b₊=1,27 см²/(В×с) и отрицательных b _- =

=1,81 см²/(В×с).

280. Воздух между плоскими электродами ионизационной камеры ионизируется рентгеновским излучением. Сила тока I, текущего через камеру, равна 1,2 мкА. Площадь S каждого элекрода равна 300 см², расстояние между ними d=2 см, разность потенциалов U=100 В. Найти концентрацию n пар ионов между пластинами, если ток далек от насыщения. Подвижность положительных ионов b₊=1,4 см²/(В×с) и отрицательных b _-=

=1,9 см²/(В×с). Заряд каждого иона равен элементарному заряду.

281. Объем V газа, заключенного между электродами ионизационной камеры, равен 0,5 л. Газ ионизируется рентгеновским излучением. Сила тока насыщения I_нас=4 нА. Сколько пар ионов образуется в 1 с в 1 см³ газа? Заряд каждого иона равен элементарному заряду.

282. Найти силу тока насыщения между пластинами конденсатора, если под действием ионизатора в каждом кубическом сантиметре пространства между пластинами конденсатора ежесекундно образуется n₀=10⁸ пар ионов, каждый из которых несет один элементарный заряд. Расстояние d между пластинами конденсатора равно 1 см, площадь S пластины равна 100 см²

283. В ионизационной камере, расстояние d между плоскими электродами которой равно 5 см, проходит ток насыщения плотностью j=16 мкА/м². Определить число n пар ионов, образующихся в каждом кубическом сантиметре пространства камеры в 1 с.