2024-11-13 16:43:23
Как можно найти КПД рентгеновской трубки, работающей под напряжением 50000 В и потребляющей ток 2 мА, если трубка излучает в 1 секунду 5*10 в 13 степени фотонов, а длина волны излучения равна 0,1 нм?
Физика 11 класс Энергия и мощность в рентгеновских трубках КПД рентгеновской трубки физика 11 класс напряжение 50000 В ток 2 мА излучение фотонов длина волны 0,1 нм энергия фотонов расчет КПД рентгеновское излучение эффективность трубки
2024-11-13 16:43:23
Для того чтобы найти КПД рентгеновской трубки, нам нужно понять, какая доля потребляемой электрической энергии преобразуется в энергию излучения. Давайте разберем шаги решения этой задачи:
- Рассчитаем потребляемую электрическую мощность. Мощность (P) можно найти, используя формулу:
- P = U * I,
где U — напряжение (50000 В), I — ток (2 мА = 0,002 А).
- P = 50000 В * 0,002 А = 100 Вт.
- Найдем энергию одного фотона. Энергия фотона (E) связана с длиной волны через уравнение:
- E = h * c / λ,
где h — постоянная Планка (6,63 * 10^(-34) Дж·с), c — скорость света (3 * 10^8 м/с), λ — длина волны (0,1 нм = 0,1 * 10^(-9) м).
- E = (6,63 * 10^(-34) Дж·с * 3 * 10^8 м/с) / (0,1 * 10^(-9) м) = 1,989 * 10^(-15) Дж.
- Рассчитаем общую энергию излучения за 1 секунду. Поскольку известно количество фотонов, излучаемых в секунду, мы можем найти общую энергию излучения:
- E_total = количество фотонов * энергия одного фотона.
- E_total = 5 * 10^13 * 1,989 * 10^(-15) Дж = 9,945 * 10^(-2) Дж.
- Найдем КПД рентгеновской трубки. КПД (η) определяется как отношение энергии, преобразованной в полезную работу (в данном случае — в излучение), к затраченной энергии:
- η = (E_total / P) * 100%.
- η = (9,945 * 10^(-2) Дж / 100 Вт) * 100% = 0,09945%.
Таким образом, КПД рентгеновской трубки составляет примерно 0,09945%.