Меню

Воздух ионизируется рентгеновскими излучениями определить удельную проводимость



Примеры решения задач. Удельная электропроводность электролита

Удельная электропроводность электролита

,

где ‑ концентрация молекул растворенного вещества, ‑ коэффициент диссоциации, равный отношению числа диссоциировавших молекул к их общему числу.

Задача 2.1.

Определить силу тока в через сопротивление R3 и напряжение на концах этого сопротивления (рис. 2.11). Е1=1 В, Е2=5 В, R1=1 Ом, R2=2 Ом, R3=3 Ом.

Решение:

Для решения задачи используем правила Кирхгофа. В первую очередь выберем направления токов во всех ветвях цепи (в данной задаче их три) и проставим обозначения токов (см. рис. 2.12). В цепи два узла (b и e), следовательно, по первому правилу должно быть записано одно уравнение (на одно меньше, чем количество узлов): – алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю. Запишем это правило для узла b:

причем токи, заходящие в узел, берем с положительным знаком, выходящие – с отрицательным.

По второму правилу Кирхгофа записываем два оставшихся уравнения (всего уравнений столько же, сколько токов): – алгебраическая сумма падений напряжений на сопротивлениях в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме электродвижущих сил. Здесь также нужно соблюдать правила знаков: если направление обхода контура на данном участке противоположно направлению тока, то падение напряжения берем с отрицательным знаком; если ЭДС проходим от плюса к минусу, то берем ее с отрицательным знаком.

Таким образом, получим для контуров abef и abcdef:

Решаем систему уравнений (1) – (3); из (1) получим:

После подстановки (4) в (2) и замены в (2) и (3) известных величин на их численные значения:

Из (4): I1 = 3I3 – 4, после подстановки в (5): А, напряжение U3 найдем по закону Ома для участка цепи:

В.

Сила тока в проводнике сопротивлением 12 Ом равномерно убывает от максимального значения до нуля за 10 с. Какое количество теплоты выделится в этом проводнике за указанный промежуток времени, если при этом по проводнику прошел заряд 50 Кл?

Решение:

Запишем закон, по которому изменяется со временем сила тока в проводнике. Ток убывает равномерно, то есть по линейному закону, от максимального значения I, тогда:

где – быстрота убывания тока:

. (2)

Заряд, прошедший через сечение, можно рассчитать, интегрируя силу тока по времени в рассматриваемом промежутке: так как , то

,

. (3)

Количество выделившейся теплоты находим по закону Джоуля-Ленца, подставив (1):

. (4)

Из (3) , тогда .

Вычисляем: Дж.

Ответ: Q = 4000 Дж.

Воздух ионизируется рентгеновскими излучениями. Определить удельную проводимость воздуха, если в объёме 1 см 3 газа находится в условиях равновесия 10 8 пар ионов. Подвижность положительных ионов 1,4 см 2 /В×с и отрицательных – 1,9 см 2 /В×с.

Решение

Удельная электропроводимость ионизированного газа равна: , где – концентрация ионов одного знака (или пар ионов). Тогда получим: . Подставим численные значения:

.

.

Ответ: .

Во сколько раз изменится плотность тока насыщения в триоде с вольфрамовым катодом, если его температура изменится от 2400 К до 2500 К? Эмиссионная постоянная В = 60 А/(см 2. К 2 ), работа выхода электрона 7,2 . 10 -19 Дж.

Решение

Плотность тока насыщения при термоэлектронной эмиссии описывается формулой Ричардсона–Дешмена:

.

Запишем плотности тока насыщения при двух температурах и найдём их отношение:

; ;

.

Подставим численные значения:

.

Ответ: .

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите условия возникновения и существования электрического тока.

2. Что такое сторонние силы и какова их природа?

3. В чем заключается физический смысл электродвижущей силы, действующей в цепи?

4. Какова связь между сопротивлением и проводимостью, удельным сопротивлением и удельной проводимостью?

5. Что понимают под средней, дрейфовой или упорядоченной скоростью движения носителей тока?

6. Что понимают под напряженностью поля сторонних сил?

7. Выведите законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

8. В чем заключается физический смысл удельной тепловой мощности тока?

9. Проанализируйте обобщенный закон Ома. Какие частные законы можно из него получить?

10. Как формулируются правила Кирхгофа? На чем они основаны?

11. Как составляются уравнения, выражающие правила Кирхгофа? Как избежать лишних уравнений?

12. Что называется самостоятельным и несамостоятельным разрядом?

Источник

Воздух ионизируется рентгеновскими излучениями определить удельную проводимость

Выпуск № 668
от 15.02.2009, 15:05

Администратор: Tigran K. Kalaidjian
В рассылке: Подписчиков: 170, Экспертов: 24
В номере: Вопросов: 6, Ответов: 8
Нам важно Ваше мнение об этой рассылке.
Оценить этот выпуск рассылки >>

Вопрос № 160023: Здравствуйте, помогите решить задачу. Определить КПД неупругого удара бойка массой т1 = 0,5 т, падающего на сваю массой т2 = 120 кг. Полезной считать энергию, затраченную на вбивание сваи. Заранее спасибо ). Вопрос № 160025: Здравствуйте, помогите решить задачу. Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление p1 = 2 МПа и температура Т1 = 800 К, в другом p2 = 2,5 МПа, T2 = 200 К. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до т. Вопрос № 160037: Доброго времени суток, Уважаемые эксперты. Помогите в решении задачи, не могу понять как это выглядит и решается: По касательной к шкиву маховика в виде диска диаметром 75 см и массой 40 кг приложена сила 1 кН. Определить угловое ускорение . Вопрос № 160039: Здравствуйте! Помогите пожалуйста решить задачу: Ди поль с электрическим моментом р=100пКл*м свободно установился в свободном электрическом поле напряженностью Е=200кВ/м. Определить работу внешних сил, которую необходимо совершить для поворота дипо. Вопрос № 160063: Доброго времени суток! Прошу помогите в решении. В вакууме распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда напряженности электрического поля волны 100 В/м. Какую энергию переносит эта волна через площадку 50 см2, расположенную перпендикуля. Вопрос № 160088: Здравствуйте,эксперты. Вот вам задачки))))) 1) Две одинаковые круглые пластины площадью S=400см^2 каждая расположены параллельно друг другу. Заряд одной пластины Q1=400нКл,другой Q2=-200нКл. Определить силу F взаимного притяжения пластин,если расс.

Вопрос № 160.02 3
Здравствуйте, помогите решить задачу. Определить КПД неупругого удара бойка массой т1 = 0,5 т, падающего на сваю массой т2 = 120 кг. Полезной считать энергию, затраченную на вбивание сваи. Заранее спасибо )
Отправлен: 09.02.2009, 17:13
Вопрос задал: Попов Антон Андреевич (статус: Посетитель)
Всего ответов: 1
Мини-форум вопроса >>> (сообщений: )
Отвечает: Baybak
Здравствуйте, Попов Антон Андреевич!
____________________
Определить
КПД неупругого удара бойка массой
m1 = 0,5 т,
падающего на сваю массой
m2 = 120 кг.
Полезной считать энергию, затраченную на вбивание сваи.
________________
Импульсы до удара и после равны
p1+p2= p

Импульс и энергия бойка перед ударом
p1= m1*v1
E1= m1*v1^2/2

Импульс и энергия сваи перед ударом
p2= 0
E2= 0

Импуль и энергия системы «свая+боек» после удара, энергия системы «свая+боек» тратится на работу по преодолению силы сопротивления грунта. То есть по условию задачи это полезная работа.
p= p1+p2= m1*v1= (m1+m2)*v
E= (m1+m2)*v^2/2

v= v1*m1/(m1+m2)
E= (m1+m2)*v1^2*m1^2/(2*(m1+m2)^2)= v1^2*m1^2/(2*(m1+m2))= E1*(m1/(m1+m2))

КПД= E/E1= m1/(m1+m2)
КПД= 500/(500+120)= 0,806= 80.6%

Ответ отправил: Baybak (статус: 5-й класс)
Ответ отправлен: 09.02.2009, 21:50

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243278 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!
Вопрос № 160.025
Здравствуйте, помогите решить задачу. Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление p1 = 2 МПа и температура Т1 = 800 К, в другом p2 = 2,5 МПа, T2 = 200 К. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры Т = 200 К. Определить установившееся в сосудах давление р. Заранее спасибо
Отправлен: 09.02.2009, 17:19
Вопрос задал: Попов Антон Андреевич (статус: Посетитель)
Всего ответов: 1
Мини-форум вопроса >>> (сообщений: )
Отвечает: Baybak
Здравствуйте, Попов Антон Андреевич!
__________________
Два сосуда одинакового объема
V1= V2= V
содержат кислород
mu= 32
В одном сосуде давление
p1′ = 2 МПа
и температура
Т1′ = 800 К,
в другом
p2′ = 2,5 МПа,
T2′ = 200 К.

Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры
Т= 200 К.
Определить установившееся в сосудах давление
р=?
___________________
Закон Менделеева-Клапейрона
p*V= (m/mu)*R*T
и Дальтона
p= p1+p2+. +pn

Те величины, что в начале буду обозначать со штрихом,
те что в конце — без штриха
Масса газа из первого сосуда
m1’= m1
из второго
m2’= m2

Тот газ что находится в первом сосуде создает давление
в начале
p1’*V= (m1/mu)*R*T1′ (1)
в конце
p1*2*V= (m1/mu)*R*T (2)

Газ второго сосуда
p2’*V= (m2/mu)*R*T2′ (3)
p2*2*V= (m2/mu)*R*T (4)

Разделим (2) на (1), и (4) на (3)
p1*2/p1’= T/T1′
p2*2/p2’= T/T2′

Если бы второй сосуд был пустой, то газ из первого сосуда создал бы давление
p1= T*p1’/(2*T1′)
аналогично — газ из второго сосуда
p2= T*p2’/(2*T2′)

По закону Дальтона
p= p1+ p2= T*p1’/(2*T1′)+ T*p2’/(2*T2′)

Искомое давление
p= (200*2e6/(2*800))+ (200*2.5e6/(2*200))= 1,5E6 (Па)= 1.5 (МПа)

Ответ отправил: Baybak (статус: 5-й класс)
Ответ отправлен: 09.02.2009, 21:27

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243276 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!
Вопрос № 160.037
Доброго времени суток, Уважаемые эксперты.
Помогите в решении задачи, не могу понять как это выглядит и решается:

По касательной к шкиву маховика в виде диска диаметром 75 см и массой 40 кг приложена сила 1 кН. Определить угловое ускорение и частоту вращения маховика через 10 с после начала действия силы, если радиус шкива равен 12 см. Силой трения пренебречь.

Отправлен: 09.02.2009, 19:49
Вопрос задала: Мария Романова (статус: Посетитель)
Всего ответов: 1
Мини-форум вопроса >>> (сообщений: )
Отвечает: Скоморохов Владимир Иванович
Здравствуйте, Мария Романова!
Решение:
Дано: Rдиска = 37,5см = 0,375м; rшкива = 12см = 0,12м; F = 1кН = 10^3H.
Результирующий момент силы: М = F*r. (1)
Основной закон динамики вращательного движения: М = J*ε, (2)
где ε – угловое ускорение, J – момент инерции. Для диска (как цилиндра) момент инерции равен Jдиска= m*R^2/2. (3).
Сопоставляя (1) – (3) получим:
ε = М/Jдиска = (F*r)/(m*R^2/2)=(2*10^3H*0,12м)/(40кг*(0,375м)^2) = 42,66 с^-2.
Угловая скорость: ω = Инт(ε*dt) = ε*t = 426,6 с^-1.
Частота вращения n = ω/(2*pi) = 426,6/6,28 = 68 об/с
Ответ: Ускорение равно 42,66 с^-2. Частота вращения 68 об/с.
Ответ отправил: Скоморохов Владимир Иванович (статус: Студент)
Ответ отправлен: 09.02.2009, 22:03

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243279 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!

Оценка за ответ: 5
Комментарий оценки:
большое спасибо.

Вопрос № 160.039
Здравствуйте!
Помогите пожалуйста решить задачу: Диполь с электрическим моментом р=100пКл*м свободно установился в свободном электрическом поле напряженностью Е=200кВ/м. Определить работу внешних сил, которую необходимо совершить для поворота диполя на угол α=180º
Заранее благодарю, огромное спасибо за помощь!
Отправлен: 09.02.2009, 20:25
Вопрос задала: Улитина Наталья Владимировна (статус: Посетитель)
Всего ответов: 2
Мини-форум вопроса >>> (сообщений: 2)
Отвечает: Baybak
Здравствуйте, Улитина Наталья Владимировна!
Диполь с электрическим моментом
р=100пКл*м
свободно установился в свободном электрическом поле напряженностью
Е=200кВ/м.
Определить работу внешних сил, которую необходимо совершить для поворота диполя на угол
?=180?
__
Работа по перемещению заряда в поле напряженностю ‘E’
A= F*L= q*E*L

Диполь с эл. моментом
p= q*L
состоит из двух зарядов
‘+q’ и ‘-q’
расположенных на расстоянии
L
друг от друга.

Если мы повернем диполь на 180o, то тем самим мы переместим каждый из зарядов диполя против силы поля на расстояние ‘L’.
При этом будет выполнена работа
A= 2*q*L*E= 2*p*E
A= 2*100e-12*200e3= 4,00E-5 (Дж)= 40 (мкДж)

Ответ отправил: Baybak (статус: 5-й класс)
Ответ отправлен: 09.02.2009, 23:38

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243287 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!
Отвечает: Скоморохов Владимир Иванович
Здравствуйте, Улитина Наталья Владимировна!
Решение:
Дано: р=100пКл*м = 10^-10Кл*м; Е=200кВ/м = 2*10^5 В/м; α=180º.
Работа внешних сил А связана с изменением потенциальной энергии ΔЕпот = Епот1 – Епот2, где Епот1 и Епот2 – потенциальные энергии системы соответственно в начальном и конечном состояниях. Так как потенциальная энергия диполя в электрическом поле выражается формулой Епот = -р*Е*cosα, то
А = р*Е*(cos α0 – cos α) = р*Е*(cos 0º — cos 180º) = 2*p*E = 2*10^-10Кл*м*2*10^5 В/м =
= 4*10^-5 Кл*В = 0,4*10^-6 Дж = 0,4 мкДж.
Ответ: Работа внешних сил для поворота диполя составляет 0,4 мкДж.
Ответ отправил: Скоморохов Владимир Иванович (статус: Студент)
Ответ отправлен: 10.02.2009, 00:35

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243292 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!
Вопрос № 160.063
Доброго времени суток! Прошу помогите в решении. В вакууме распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда напряженности электрического поля волны 100 В/м. Какую энергию переносит эта волна через площадку 50 см2, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны, за время t = 1 мин. Период волны T«t.
Отправлен: 10.02.2009, 01:27
Вопрос задал: Askon81 (статус: Посетитель)
Всего ответов: 1
Мини-форум вопроса >>> (сообщений: )
Отвечает: Baybak
Здравствуйте, Askon81!
В вакууме распространяется плоская электромагнитная волна.
Амплитуда напряженности электрического поля волны
E0= 100 В/м.
Какую энергию
W=?
переносит эта волна через площадку
S= 50 см2= 50e-4 (м^2)
расположенную перпендикулярно направлению распространения волны,
за время
t = 1 мин= 60 (сек)
Период волны T«t.
___
Если без вывода формулы интенсивности переноса энергии из основных законов, то просто.
___
Интенсивность переноса энергии плоской волной
I= (1/2)*e0*c*E0^2
где
e0= 8.854e-12 (Ф/м), электрическая постоянная
с= 3e8 (м/сек), скорость света

I= (1/2)*8.854e-12*3e8*100^2= 13,281 (Дж/(м^2*сек)) или (Вт/м^2)

За время ‘t’ будет перенесена энергия
W= I*t*S= 13.281*60*50e-4= 4.0 (Вт)

Ответ отправил: Baybak (статус: 5-й класс)
Ответ отправлен: 10.02.2009, 02:36

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243300 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!
Вопрос № 160.088
Здравствуйте,эксперты. Вот вам задачки)))))
1) Две одинаковые круглые пластины площадью S=400см^2 каждая расположены параллельно друг другу. Заряд одной пластины Q1=400нКл,другой Q2=-200нКл. Определить силу F взаимного притяжения пластин,если расстояние между ними: а) r1=3мм; б) r2=10м

2) По проводнику сопротивлением r=8 Ом течет равномерно возрастающий ток. За время t=8 с в проводнике выделилась теплота Q=500 Дж. Определить заряд q,протекающий за это время по проводнику. В момент времени,принятый за начальный,ток в проводнике был равен нулю.

3) Воздух ионизируется рентгеновскими лучами. Определить удельную проводимость воздуха,если в объёме V=1 см^3 газа находится в условиях равновесия n=10^8 пар ионов.

Если решите,то буду очень благодарен)))

Отправлен: 10.02.2009, 13:02
Вопрос задал: Алик К
Всего ответов: 2
Мини-форум вопроса >>> (сообщений: )
Отвечает: Скоморохов Владимир Иванович
Здравствуйте, Алик К!
Решение:
1) Дано: S = 400см^2 = 4*10^-2м^2; Q1 = 400нКл = 4*10^-7Кл; Q2 = -200нКл = -2*10^-7Кл;
r1 = 3мм = 3*10^-3м; r2 = 10м; k0 = 9*10^9 Н*м^2/Кл^2 – электрическая постоянная.
Сила взаимодействия двух круглых пластин: F = (k0*|σ1|*|σ2|)/r^2, где σ1 и σ2 – поверхностная плотность зарядов пластин, определяемая по формуле: σ = Q/S.
Определим σ1 = Q1/S = (4*10^-7Кл)/(4*10^-2м^2) = 10^-5 Кл/м^2.
Определим σ2 = Q2/S = (-2*10^-7Кл)/(4*10^-2м^2) = -0,5*10^-5 Кл/м^2.

Определим силу взаимодействия F1 (случай r1 = 3мм):
F1=(k0*|σ1|*|σ2|)/r1^2=(9*10^9 Н*м^2/Кл^2*10^-5 Кл/м^2*0,5*10^-5 Кл/м^2)/(3*10^-3м)^2 = 5*10^4 Н = 50кН.
Определим силу взаимодействия F2 (случай r2 = 10м):
F2=(k0*|σ1|*|σ2|)/r2^2=(9*10^9Н*м^2/Кл^2*10^-5 Кл/м^2*0,5*10^-5 Кл/м^2)/(100м^2) =
= 4,5мН.
Ответ: F1 = 59кН. F2 = 4,5мН.

Ответ отправил: Скоморохов Владимир Иванович (статус: Студент)
Ответ отправлен: 10.02.2009, 21:36

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243358 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!
Отвечает: Baybak
Здравствуйте Алик.
______________________________
По-моему эксперт Скоморохов Владимир Иванович ошибся решая первую задачу.

Причем у него неправильны оба варианта и (а) и (б).

По-моему надо решать так:
____________________________________________
1) Две одинаковые круглые пластины площадью
S=400см^2= 4e-2 (м^2)
каждая расположены параллельно друг другу.
Заряд одной пластины
Q1=400нКл
другой
Q2=-200нКл.
Определить силу
F=?
взаимного притяжения пластин,если расстояние между ними:
а) r1=3мм;
б) r2=10м
___
Диаметр пластин
d= (4/pi)*sqrt(S)= (4/pi)*sqrt(4e-2)= 0.25 (м)

В случае (а)
d >> r1
поэтому вычисления можно делать как для бесконечных плоскостей.

А в случае (б)
d • Отредактировал: Tigran K. Kalaidjian, Профессионал
• Дата редактирования: 11.02.2009, 10:03 (время московское)

Ответ отправил: Baybak (статус: 5-й класс)
Ответ отправлен: 11.02.2009, 01:53

Как сказать этому эксперту «спасибо»?

Отправить SMS
#thank 243370 на номер 1151 (Россия) | Еще номера >>
Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!

Скажите «спасибо» эксперту, который помог Вам!

* Стоимость одного СМС-сообщения от 7.15 руб. и зависит от оператора сотовой связи. ( полный список тарифов )
** При ошибочном вводе номера ответа или текста #thank услуга считается оказанной, денежные средства не возвращаются.
*** Сумма выплаты эксперту-автору ответа расчитывается из суммы перечислений на портал от биллинговой компании.

Источник

Читайте также:  Освежитель воздуха для рта