РУҚА
21

Решение: Разрядка электрометра пламенем

ЕГЭ · Физика · Задание 21 · Электростатика и конденсаторы
ВысокаяФИПИ6090EEРазвёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 5 шагов
Условие

В классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась, заняв положение, указанное на рисунке, и не меняла его. Через некоторое время к шару на расстояние нескольких сантиметров поднесли горящую свечу, при этом стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Спектр излучения свечи — зависимость интенсивности излучения $I$ от длины волны — показан на рисунке. Объясните разрядку электрометра, примите во внимание приведённые спектры и то, что для цинка «красная граница» фотоэффекта $\lambda_{\text{кр}} = 290\ \text{нм}$.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

При трении эбонитовой палочки о сукно электроны переходят на эбонит. Палочка заряжается отрицательно. При соприкосновении с цинковым шаром электроны переходят на шар, поэтому шар и электрометр получают отрицательный заряд.

2

Само электрическое освещение лампами накаливания не разряжает электрометр, поскольку фотоэффект на цинке возможен только для излучения с длиной волны не более красной границы:

$$\lambda \leqslant \lambda_{\text{кр}} = 290\ \text{нм}$$
3

На приведённых спектрах основная часть излучения имеет длины волн, значительно превышающие $290\ \text{нм}$. Поэтому фотоэлектроны с поверхности цинка под действием этого излучения не выбиваются, и объяснять разрядку фотоэффектом нельзя.

4

Пламя свечи нагревает и ионизирует окружающий воздух. В воздухе появляются положительные ионы и электроны, то есть свободные носители заряда. Воздух около пламени становится проводящим.

Через ионизированный воздух заряд с отрицательно заряженного шара стекает к окружающим телам и Земле. Поэтому электрометр быстро разряжается, а стрелка опускается.

Ответ

Электрометр разряжается не вследствие фотоэффекта, а вследствие ионизации воздуха пламенем свечи и увеличения его электропроводности.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Утверждать, что разрядка вызвана фотоэффектом, не сравнив длины волн с $\lambda_{\text{кр}}$.

Считать, что пламя просто нагревает шар и поэтому заряд исчезает.

Не указать появление свободных носителей заряда в ионизированном воздухе.

Неверно определить знак заряда эбонитовой палочки и электрометра.

Закрепить приёмВ теме «Электростатика и конденсаторы» ещё 120 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электростатика и конденсаторы»: в ней 121 задача, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.