ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
нить накалится до температуры Т
2
= 3000 К? Коэффициенты по-
глощения вольфрама и его удельные сопротивления, соответст-
вующие температурам Т
1
и Т
2
, равны: а
1
= 0,115, а
2
=0,334, ρ
1
=
25,7·10
–8
Ом·м, ρ
2
= 96,2·10
–8
Ом·м.
Решение:
При установившейся температуре еже-
секундно потребляемая нитью электриче-
ская энергия (мощность) равна потоку из-
лучения, испускаемому нитью, т.е.
Р = Ф.
Мощность, потребляемая вольфрамовой
нитью от источника электроэнергии
P = I
2
R,
где I – сила тока,
сеч
s
R
l
ρ= – сопротивление нити при данной температуре,
ρ - удельное сопротивление нити,
l– длина нити,
s
сеч
– площадь поперечного сечения нити.
сеч
2
s
IP
l
ρ= .
47
Вольфрамовая нить не является абсолютно черным телом, по-
этому:
Ф =
а·R
э
S
пов
= а·σT
4
S
пов
.
где S
пов
– площадь поверхности нити.
Таким образом:
пов
4
сеч
2
ST·
s
I σ=ρ a
l
.
Записав это уравнение дважды для разных температур Т
1
и T
2
,
получим:
сечпов
4
111
2
1
sST·I σ=ρ al ,
сечпов
4
222
2
2
sST·I σ=ρ al .
Разделим эти два уравнения почленно и найдем
4
1
2
1
2
1
2
2
1
2
T
T
I
I
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
ρ
ρ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
a
a
,
2
1
1
2
2
1
2
12
T
T
II
ρ
ρ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
a
a
.
Проверка размерности:
А
м·Ом
м·Ом
К
К
А]I[
2
2
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
.
Вычисления:
)А(9,7
10·2,96
10·7,25
·
115,0
334,0
10
10·3
·1I
8
8
2
3
3
2
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
−
−
.
Ответ: I
2
= 7,9 А.
48
3.2 Фотоэффект. Эффект Комптона.
Приступая к решению задач необходимо изучить §§ 9, 11 по
учебному пособию Савельева И.В. "Курс общей физики", т.3.
Здесь рассмотрены задачи на взаимодействие фотонов с от-
дельными электронами. Это взаимодействие подчиняется зако-
нам сохранения импульса и энергии.
Закон сохранения энергии, записанный для взаимодействия
фотона с электроном
в металле, есть уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта
Дано:
I = 1 А
Т
1
= 10
3
К
Т
2
= 3·10
3
К
а
1
= 0,115
а
2
=0,334
ρ
1
= 25,7·10
–8
Ом·м
ρ
2
= 96,2·10
–8
Ом·м
I
2
= ?
нить накалится до температуры Т2 = 3000 К? Коэффициенты по- Разделим эти два уравнения почленно и найдем
глощения вольфрама и его удельные сопротивления, соответст- ⎛ I2
2
⎞ ρ 2 a 2 ⎛ T2 ⎞
4
вующие температурам Т1 и Т2, равны: а1 = 0,115, а2 =0,334, ρ1 = ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ ⎟⎟ ,
⎝ I1 ρ
⎠ 1 a1 ⎝ T1 ⎠
25,7·10–8 Ом·м, ρ2 = 96,2·10–8 Ом·м.
2
Дано: Решение: ⎛T ⎞ a 2 ρ1
I=1А При установившейся температуре еже- I 2 = I1 ⎜⎜ 2 ⎟⎟ .
⎝ T1 ⎠ a1 ρ 2
Т1 = 103 К секундно потребляемая нитью электриче-
Т2 = 3·103 К ская энергия (мощность) равна потоку из- Проверка размерности:
2
а1 = 0,115 лучения, испускаемому нитью, т.е. ⎛К⎞ Ом·м
[ I 2 ] = А⎜ ⎟ = А.
а2 =0,334 Р = Ф. ⎝К⎠ Ом·м
–8
ρ1 = 25,7·10 Ом·м Мощность, потребляемая вольфрамовой Вычисления:
–8
ρ2 = 96,2·10 Ом·м нитью от источника электроэнергии 2
P = I2R, ⎛ 3·10 3 ⎞ 0,334 25,7·10 −8
I2 = ? I 2 = 1·⎜⎜ 3 ⎟⎟ · = 7,9(А) .
где I – сила тока, ⎝ 10 ⎠ 0,115 96,2·10 −8
l
R =ρ – сопротивление нити при данной температуре,
s сеч Ответ: I2 = 7,9 А.
ρ - удельное сопротивление нити,
l– длина нити,
sсеч – площадь поперечного сечения нити.
l
P = I 2ρ .
s сеч
47 48
Вольфрамовая нить не является абсолютно черным телом, по- 3.2 Фотоэффект. Эффект Комптона.
этому:
Ф = а·RэSпов = а·σT4Sпов. Приступая к решению задач необходимо изучить §§ 9, 11 по
где Sпов – площадь поверхности нити. учебному пособию Савельева И.В. "Курс общей физики", т.3.
Таким образом:
l Здесь рассмотрены задачи на взаимодействие фотонов с от-
I 2ρ = a·σT 4 S пов .
s сеч дельными электронами. Это взаимодействие подчиняется зако-
Записав это уравнение дважды для разных температур Т1 и T2, нам сохранения импульса и энергии.
получим: Закон сохранения энергии, записанный для взаимодействия
I12 ρ1l = a1·σT14 S пов s сеч , фотона с электроном в металле, есть уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта
I 22 ρ 2 l = a 2 ·σT24 S пов s сеч .
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- …
- следующая ›
- последняя »
