8.2.26. Электрическая «атомная» батарея представляет собой металлическую сферу с изолированным от нее кусочком $β$-радиоактивного вещества. Число атомов, распадающихся в единицу времени, равно $\nu$. Энергия вылетевших электронов $W$. Определите напряжение на разомкнутых клеммах батареи. Какой наибольший ток может давать эта батарея? При каком сопротивлении нагрузки батарею можно считать генератором тока?
К задаче $8.2.26$
Решение
Максимальное напряжение $U$ между сферой и источником достигается, когда кинетическая энергия вылетающих электронов сравнивается с потенциальным барьером:
$$eU=W$$
Отсюда:
$$U=\frac{W}{e}$$
Наибольший возможный ток $I_{max}$ соответствует ситуации, когда все вылетевшие электроны (все $\nu$ распадов в секунду) попадают на сферу и участвуют в создании тока во внешней цепи:
$$I_{max}=\nu \cdot e$$
Батарею можно считать источником тока (то есть ток практически не зависит от сопротивления нагрузки), если сопротивление нагрузки $R$ много меньше внутреннего сопротивления источника $r_{вн}$: