Номер 1141, страница 208 - гдз по физике 9-11 класс сборник задач Капельян, Аксенович

Решение

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) газового разряда описывает зависимость силы тока $I$, протекающего через газ, от приложенного напряжения $U$ между электродами. Эту зависимость можно условно разделить на три основных участка.

1. Начальный участок (несамостоятельный разряд). При малых значениях напряжения $U$ ток в газе создается за счет движения небольшого количества свободных зарядов (ионов и электронов), которые постоянно образуются под действием внешних ионизаторов (например, космического излучения или радиоактивности). На этом участке ток примерно пропорционален напряжению, то есть выполняется закон Ома. На графике это выглядит как прямая линия, выходящая из начала координат.

2. Участок насыщения. С увеличением напряжения все заряды, рождающиеся в объеме газа в единицу времени, успевают достичь электродов. Ток достигает максимального значения для несамостоятельного разряда, называемого током насыщения. Дальнейшее увеличение напряжения в этом диапазоне почти не меняет силу тока. На графике ВАХ этот участок выглядит как плато — почти горизонтальная линия.

3. Участок самостоятельного разряда (ударная ионизация). При достаточно большом напряжении электроны, ускоренные электрическим полем, приобретают энергию, достаточную для ионизации нейтральных атомов газа при столкновениях. Этот процесс называется ударной ионизацией. Каждый новый свободный электрон также ускоряется и может ионизировать другие атомы, что приводит к лавинообразному нарастанию числа носителей заряда. Ток начинает резко расти. Разряд становится самостоятельным, то есть способным существовать без внешнего ионизатора.

Теперь сопоставим эти этапы с предложенными графиками:

График 1 изображает только линейную зависимость, что соответствует лишь начальной стадии несамостоятельного разряда.

График 2 показывает начальный линейный рост и выход на насыщение, но не отражает переход к самостоятельному разряду.

График 3 показывает только резкий, экспоненциальный рост тока, что характерно для уже развившегося самостоятельного разряда, но игнорирует предыдущие стадии.

График 4 показывает убывание тока с ростом напряжения, что не соответствует типичной ВАХ газового разряда.

График 5 наиболее полно и правильно отражает все три описанные стадии: начальный рост, плато насыщения и последующий резкий подъем тока при переходе к самостоятельному разряду.

Следовательно, график 5 соответствует вольт-амперной характеристике разряда в газонаполненной трубке.

Ответ: 5.