Вопрос школьника
При облучении ультрафиолетовым излучением воздушного промежутка между электродами получен ток насыщения 4 А. Сколько пар ионов (или положительных ионов и электронов) образует ионизатор в 1 с?
Ответ от учителя
При облучении ультрафиолетовым излучением воздушного промежутка между электродами происходит ионизация воздуха, т.е. образование положительных ионов и электронов. Ток насыщения 4 А означает, что в данном промежутке между электродами проходит максимально возможный ток при заданном напряжении.
Для определения количества образовавшихся ионов и электронов воспользуемся формулой тока насыщения:
I = q * n * v,
где I — ток насыщения, q — заряд носителя заряда (электрона или иона), n — концентрация носителей заряда, v — скорость носителей заряда.
Для воздуха концентрация носителей заряда при нормальных условиях (температура 20 °C, давление 101325 Па) составляет примерно 2,5 * 10^19 м^-3. Скорость электронов и ионов в воздухе при данном напряжении можно оценить как 10^5 м/с.
Таким образом, для электронов:
4 = 1,6 * 10^-19 * n * 10^5,
откуда получаем, что концентрация электронов составляет примерно 2,5 * 10^14 м^-3.
Для положительных ионов аналогично получаем, что их концентрация также составляет примерно 2,5 * 10^14 м^-3.
За 1 с через данный промежуток между электродами пройдет ток в 4 А, что означает, что за 1 с образуется примерно 2,5 * 10^14 положительных ионов и 2,5 * 10^14 электронов. Всего образуется примерно 5 * 10^14 ионов.
