8.1.4. Ток в разреженном газе вызывает движение ионов. Докажите, что соударение одинаковых ионов между собой не меняет тока.
Решение
Пусть в некотором объёме $V$ есть одинаковые ионы одной массы $m$ и одного заряда $q$, движущиеся в электрическом поле. Плотность тока для этой группы частиц:
то есть она пропорциональна сумме скоростей всех ионов в объёме.
Рассмотрим одно соударение двух одинаковых ионов с начальными скоростями $\vec\upsilon_{1}$,$\vec\upsilon_{2}$ и конечными $\vec\upsilon_{1}^{'}$,$\vec\upsilon_{2}^{'}$. Для упругого столкновения выполняется закон сохранения импульса:
Поскольку любые столкновения происходят попарно и каждое такое столкновение не меняет сумму скоростей столкнувшейся пары, суммарное произведение $q\cdot\sum_{i=1}^{N}\vec\upsilon_{i}$, а значит и $\vec j$, не изменяется из-за соударений между одинаковыми ионами.