Решение: В газе между двумя электродами образуется 2x10^18 ионов в секунду. Найти силу тока в газе

Условие задачи:

В газе между двумя электродами образуется 2·10¹⁸ ионов в секунду. Найти силу тока в газе, если все ионы достигают катода, а заряд каждого иона равен заряду электрона.

Задача №7.3.2 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(N=2 \cdot 10^{18}\), \(t=1\) с, \(q=e\), \(I-?\)

Решение задачи:

Известно, что ток в газе представляет собой направленное движение положительных ионов к катоду, а отрицательных — к аноду. Полный ток складывается из этих двух потоков заряженных частиц. Так как в условии сказано, что всего образуется \(N\) ионов в секунду (т.е. и положительных, и отрицательных), то искомую силу тока \(I\) можно определить по такой формуле:

\[I = \frac{Q}{t}\;\;\;\;(1)\]

Так как заряд каждого иона равен (по модулю) заряду электрона, то есть \(q=e\), то справедлива формула:

\[Q = Ne\;\;\;\;(2)\]

Напомним, что модуль заряда электрона \(e\) (так называемый элементарный заряд) равен 1,6·10^-19 Кл.

Подставим (2) в (1), тогда:

\[I = \frac{{Ne}}{t}\]

Задача решена, осталось только посчитать ответ:

\[I = \frac{{2 \cdot {{10}^{18}} \cdot 1,6 \cdot {{10}^{ — 19}}}}{1} = 0,32\;А = 320\;мА\]