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 Новый

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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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%.