Περιεχόμενο
- Βήμα 1: Προσδιορίστε την εξίσωση ενδιαφέροντος
- Βήμα 2: Προσδιορίστε την πιθανή διαφορά στο πεδίο
- Βήμα 3: Επίλυση για την ταχύτητα του ηλεκτρονίου
Τα ηλεκτρόνια είναι ένα από τα τρία βασικά συστατικά των ατόμων, τα άλλα δύο είναι πρωτόνια και νετρόνια. Τα ηλεκτρόνια είναι εξαιρετικά μικρά ακόμη και από τα πρότυπα των υποατομικών σωματιδίων, με το καθένα να έχει μάζα 9 × 10-31 κιλό.
Επειδή τα ηλεκτρόνια φέρουν καθαρό φορτίο, η τιμή του οποίου είναι 1,6 × 10-19(C), επιταχύνεται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο με τρόπο ανάλογο με τον τρόπο επιταχύνσεως των συνηθισμένων σωματιδίων από ένα πεδίο βαρύτητας ή άλλη εξωτερική δύναμη. Εάν γνωρίζετε την τιμή αυτών των πεδίων δυναμική διαφορά, μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα (ή την ταχύτητα) ενός ηλεκτρονίου που κινείται υπό την επιρροή του.
Βήμα 1: Προσδιορίστε την εξίσωση ενδιαφέροντος
Μπορείτε να θυμηθείτε ότι στην καθημερινή φυσική, η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου σε κίνηση είναι ίση με (0,5) mv2, όπου m ισούται με τη μάζα και v ισούται με την ταχύτητα. Η αντίστοιχη εξίσωση στην ηλεκτρομαγνητική είναι:
qV = (0,5) mv2
όπου m = 9 × 10-31 kg και q, το φορτίο ενός μόνο ηλεκτρονίου, είναι 1,6 × 10-19 ΝΤΟ.
Βήμα 2: Προσδιορίστε την πιθανή διαφορά στο πεδίο
Μπορεί να έχετε δει την τάση ως κάτι που αφορά κινητήρα ή μπαταρία. Αλλά στη φυσική, η τάση είναι μια δυνητική διαφορά μεταξύ διαφορετικών σημείων στο διάστημα μέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Ακριβώς όπως μια σφαίρα κυλά προς τα κάτω ή μεταφέρεται κάτω από ένα ρέον ποτάμι, ένα ηλεκτρόνιο, αρνητικά φορτισμένο, κινείται προς περιοχές του πεδίου που είναι θετικά φορτισμένες, όπως μια άνοδος.
Βήμα 3: Επίλυση για την ταχύτητα του ηλεκτρονίου
Με την τιμή του V στο χέρι, μπορείτε να αναδιατάξετε την εξίσωση
qV = (0,5) mv2
προς το
v =
Για παράδειγμα, δεδομένου ότι το V = 100 και οι παραπάνω σταθερές, η ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου σε αυτό το πεδίο είναι:
√ ÷ (9 × 10-31)
= √ 3.555 × 1013
6 x 106 Κυρία