تعد الإلكترونات أحد المكونات الأساسية الثلاثة للذرات ، والمكونان الآخران هما البروتونات والنيوترونات. الإلكترونات صغيرة للغاية حتى بمعايير الجسيمات دون الذرية ، ولكل منها كتلة 9 × 10-31 كلغ.
لأن الإلكترونات تحمل شحنة صافية ، قيمتها 1.6 × 10-19كولوم (C) ، يتم تسريعها في مجال كهرومغناطيسي بطريقة مماثلة للطريقة التي يتم بها تسريع الجسيمات العادية بواسطة مجال الجاذبية أو أي قوة خارجية أخرى. إذا كنت تعرف قيمة فرق الجهد لهذا المجال ، يمكنك حساب سرعة (أو سرعة) إلكترون يتحرك تحت تأثيره.
الخطوة 1: تحديد معادلة الفائدة
قد تتذكر أنه في الفيزياء اليومية ، الطاقة الحركية لجسم متحرك تساوي (0.5) mv2، حيث m تساوي الكتلة و v تساوي السرعة. المعادلة المقابلة في الكهرومغناطيسية هي:
qV = 0.5mv ^ 2
حيث م = 9 × 10-31 kg و q ، شحنة إلكترون واحد ، تساوي 1.6 × 10-19 ج.
الخطوة 2: تحديد الاختلاف المحتمل عبر المجال
ربما تكون قد نظرت إلى الجهد على أنه شيء يتعلق بمحرك أو بطارية. لكن في الفيزياء ، الجهد هو فرق جهد بين نقاط مختلفة في الفضاء داخل مجال كهربائي. تمامًا كما تتدحرج الكرة إلى أسفل المنحدر أو يتم حملها في اتجاه مجرى النهر المتدفق ، يتحرك الإلكترون ، المشحون سالبًا ، نحو مناطق في الحقل ذات شحنة موجبة ، مثل الأنود.
الخطوة 3: حل من أجل سرعة الإلكترون
مع وجود قيمة V في متناول اليد ، يمكنك إعادة ترتيب المعادلة
qV = 0.5mv ^ 2
ل
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
على سبيل المثال ، إذا كانت V = 100 والثوابت أعلاه ، فإن سرعة الإلكترون في هذا المجال هي:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ times 1.6 \ times 10 ^ {- 19} \ times 100} {9 \ times 10 ^ {- 31}}} = 6 \ times 10 ^ 6 \ text {m / s}