Атомная батарея

Сколько заряда переносит каждая распадная частица? Когда заряд источника станет настолько велик, что ни одна альфа-частица не долетит до сферы?

При альфа-распаде вещество испускает ядра гелия (заряд \(2e\)). Эти частицы направляются к металлической сфере и, оседая на ней, обеспечивают положительный потенциал этого кожуха. Сам радиоактивный кристалл, теряя положительные частицы, заряжается отрицательно. Таким образом, на клеммах такой батареи возникает разность потенциалов.

Максимальное значение силы тока достигается, когда все распадные альфа-частицы участвуют в переносе заряда во внешней цепи, подключённой к батарее: \[I_{\max} = \frac{\Delta q}{\Delta t} = \frac{2e\cdot A\cdot\Delta t}{\Delta t} = 2eA.\]

Максимальная разность потенциалов достигается тогда, когда заряд радиоактивного кристалла столь велик, что кинетической энергии распадных частиц недостаточно, чтобы преодолеть притяжение к нему и достигнуть сферы. Пограничное состояние: \[2e\cdot\Delta\varphi = \frac{mV^2}{2}.\] Отсюда \[\Delta\varphi = \frac{mV^2}{4e},\] где \(m\) — масса ядра гелия.