Задание 6090EE: Постоянный ток

1. Электрометр и источники света неподвижны; рассматриваем перенос заряда, а не движение макроскопического тела. Эбонит при трении о сукно заряжается отрицательно. При зарядке металлического шара избыток электронов переходит на электрометр. Отклонение стрелки свидетельствует о его заряде; первоначально сухой воздух плохо проводит ток, поэтому заряд сохраняется.
2. Проверим гипотезу фотоэффекта. Фотоэлектроны могут вылетать из цинка, только если энергия фотона не меньше работы выхода A:
hcλ ≥ A,
λ ≤ λ_кр.
По условию λ_кр = 290 нм. Подстановка в энергию порога даёт A = hc÷λ_кр ≈ 4,3 эВ. По приведённым спектрам заметное излучение лампы и свечи относится к большим длинам волн, в видимой и ближней инфракрасной области. Эти фотоны не достигают пороговой энергии. Повышение интенсивности длинноволнового света не заменяет недостаточную энергию отдельного фотона.
3. Существенное отличие близко поднесённой горящей свечи — открытое пламя и окружающий его ионизированный газ. При горении возникают свободные заряженные частицы; нагретый воздух переносит их в область шара. Воздух становится проводящим. Положительные ионы притягиваются к отрицательно заряженному шару электрической силой и компенсируют избыток электронов; отрицательные носители отталкиваются. Возникает ток утечки, и модуль заряда уменьшается.
4. Проверка. При уменьшении заряда уменьшается электрическое взаимодействие стрелки с неподвижными частями, и она возвращается вниз. Заряд не исчезает: он перераспределяется между электрометром и окружающей средой. Свет лампы накаливания сам по себе не создаёт такого пути утечки у шара; её нагретая нить изолирована от воздуха стеклянной колбой. Поэтому разрядка от близкого пламени объясняется проводимостью газа, а не внешним фотоэффектом.

Ответ: электрометр разряжается через ионизированный пламенем воздух; это не фотоэффект.