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Corriente eléctrica en los gases y el vacío

Indice de ejercicios

Ejercicio 540:

Dos partículas de masas  y , experimentan un choque central no elástico. La energía necesaria para ionizar la segunda partícula es igual a . ¿Qué energía mínima que tenía poseer la primera partícula del choque, para que esta ionización ocurriera? La segunda partícula antes del choque se encontraba en reposo.

Ejercicio 541:

En la fig. 184 esta representado el contador de  partículas elementales de Geiger – Müller. Entre le cuerpo del tupo A y un hilo fino se crea una tensión alta, apenas un poco menos de >la tensión critica>, necesaria al cebado de una descarga. Una partícula rápida cargada, llegando al contador, provoca la ionización de las moléculas de gas, iniciando de este modo la descarga. El paso de la corriente por el circuito esta acompañado de la caída de tensión en la resistencia grande R. Esta caída de tensión se registra después de la amplificación mediante los dispositivos correspondientes. Para que el contador corresponda a un destino necesita la extinción rápida de la descarga provocada por la partícula. ¿Cuál es la causa de la extinción de descarga en el circuito de la fig. 184?

Ejercicio 542:

A una fuente de tensión alta, a través de una resistencia  fue conectado un condensador   cuya distancia entre las placas es  (fig. 185).

El aire en el espacio entre las placas del condensador esta ionizado por rayos X, de modo que en  se forman pares de iones por segundo. La carga de cada Ion es igual a la carga del electrón. Encontrar la caída de tensión en la resistencia R, considerando que todos los iones alcanzan las placas del condensador sin tener tiempo de recombinar.

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Ejercicio 543:

Un ionizador crea, por unidad de tiempo, en un volumen unitario de gas,  iones de ambos signos. En terminado momento de tiempo en un volumen unitario de gas, existen   iones positivos  y la misma cantidad de negativos. El gas se encuentra entre dos electrodos planos y paralelos, de área S cada uno y de distancia entre ellos igual a l. la intensidad de la corriente entre los electrodos es I. Considerando que el número de iones, recombinados por unidad de tiempo, en el volumen unitario, es igual donde  es un coeficiente constante de recombinación, determinar en que condición la concentración de los iones  entre los electrodos no variará con el tiempo. La carga de un Ion es igual a q.

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Ejercicio 544:

Supongamos que el problema anterior de gas ionizado se encuentra entre los electrodos en un campo eléctrico, de intensidad igual a E. Demostrar que, siendo la condición  la ley de Ohm es valida para la conductibilidad auto mantenida. Considerar en este caso que las velocidades del movimiento dirigido de los iones positivos y negativos son iguales a  y  respectivamente, donde y  son coeficientes constantes (denominados movilidad iónica del gas).

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Ejercicio 545:

Demostrar que la densidad de la corriente de los iones en el problema 543, para la condición  no depende de la diferencia de potencial entre los electrodos. Explicar por qué la densidad de la corriente es tanto mayor cuanto mayor sea la separación entre los electrodos.

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Ejercicio 546:

Representar gráficamente la distribución de la tensión en la descarga luminiscente.

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Ejercicio 547:

Describir el comportamiento de diferentes partes de la descarga luminiscente: 1) al desplazarse el ánodo en dirección al cátodo; 2) al desplazarse el cátodo en dirección al ánodo.

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Ejercicio 548:

¿Qué ocurrirá con un arco eléctrico encendido, si enfriamos bruscamente el carbón negativo) ¿Qué ocurrirá si enfriamos el carbón positivo?

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Ejercicio 549:

 A una máquina electrostática fueron conectados una botella de Leiden y un descargador unidos en paralelo. La corriente de la máquina electrostática es  la capacidad de la botella de Leiden es  faradios. Para que ocurra la descarga disruptiva, la maquina debe funcionar un plazo de tiempo . La duración de la descarga es . Determinar la magnitud de la corriente en la descarga  y la tensión del cebado de la descarga disruptiva . La capacidad del descargador puede ser despreciada.

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Ejercicio 550:

 El descargador de una máquina electrostática, cuyos discos giran con velocidad constante, está conectado a las armaduras de la botella de Leiden. Entre las esferas del descargador a intervalos de tiempo iguales  pasan chispas, ¿A què intervalos de tiempo  pasaràn las chispas, si al descargador se conectan dos botellas de Leiden, unidas entre si, una vez en paralelo y otra vez en serie? La capacidad de cada botella de Leiden es la misma que en el primer caso.

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Ejercicio 551:

¿Què energía en ergios adquiere un electrón que recorre en el vacio una diferencia de potencial igual a ? (En al física atómica esta energía tiene medida unitaria de «electrón - voltio»).

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Ejercicio 552:

¿Coincide la trayectoria del movimiento de una partícula cargada en un campo electrostático con la línea de fuerza?

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Ejercicio 553:

Entre un caldeo que emite electrones, y un anillo conductor fue creada una diferencia de potencial  (fig. 186). Los electrones se mueven aceleradamente a lo largo del eje del anillo. Debido a esto, una energía cinética aumenta, mientras que la batería, que crea la diferencia de potencial  , no realiza trabajo, porque la corriente no pasa por el circuito. (Se supone que los electrones no alcanzan el anillo.)¿Cómo concordar esto con el principio de conservación de la energía?

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Ejercicio 554:

Un tríodo con caldeo directo está conectado a un circuito como muestra en la fig.187.La f.e.m. de la batería del ánodo es , de la del caldeo es  y de la rejilla es  ¿Con qué energías los electrones alcanzarán el ánodo de la lámpara?¿Cómo variará la energía de los electrones que alcanzan el ánodo, si  variará en magnitud o incluso cambiará el signo? la corriente anódica debe considerarse pequeña en comparación con la del caldeo.

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Ejercicio 555:

La corriente anódica de un diodo, en un determinado intervalo de tensiones, puede ser relacionada con la diferencia de potencial  entre los electrodos mediante la ecuación . Encontrar la corriente anódica, si el diodo está conectado en serie por la resistencia  al circuito de la batería con f.e.m. . Para tal diodo ,. La resistencia interna de la batería puede ser despreciada.

.

Ejercicio 556:

Dos válvulas electrónicas están conectadas en paralelo y enchufadas en un circuito de una batería con f.e.m.  en serie por la resistencia  (fig.188). La dependencia de la corriente del ánodo  en función de la tensión del ánodo  para cada una de las válvulas puede ser aproximadamente  representada por la fórmula ,donde una de las válvulas ,, y para la otra válvula ,. Determinar las corrientes de las válvulas. La resistencia interna de la batería puede menospreciarse.

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Ejercicio 557:

Una válvula electrónica esta conectada al circuito de una batería de f.e.m.  en serie por la resistencia  (fig. 189). La rejilla de la válvula esta unida con el polo negativo de la batería (), y el cátodo, con el polo positivo. Entonces la caída de tensión en la resistencia  alcanza . Si en el circuito de la rejilla se pone una batería con , la diferencia de potencial en la resistencia  será . ¿Cual será la diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo de la válvula, si cerramos en corto circuito la rejilla y el cátodo? (En el intervalo de variación del potencial de la rejilla analizado, considerar la característica de la rejilla de la válvula como una línea recta).

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Ejercicio 558:

Tres diodos iguales, cuyas características anódicas pueden ser, aproximadamente, representadas por los segmentos de las rectas:

,

,

Donde , fueron conectados a un circuito como muestra la fig.190. Representar gráficamente la dependencia de la corriente I en el circuito respecto a la tensión , si ,,, y puede variar desde  hasta .

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Ejercicio 559

Determinar la sensibilidad de un tubo catódico con relación a la tensión, o sea, la magnitud de desviación de la mancha en la pantalla provocada por la diferencia de potencial en 1V en las placas dirigibles. La longitud de éstas es l, la distancia entre ellas es d, la distancia del extremo de la placa hasta la pantalla es L y la diferencia de potencial aceleradora es  

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