Електроните са една от трите основни съставки на атомите, а другите две са протони и неутрони. Електроните са изключително малки дори по стандартите на субатомните частици, като всеки от тях има маса 9 × 10-31 килограма.
Тъй като електроните носят нетен заряд, чиято стойност е 1,6 × 10-19кулони (C), те се ускоряват в електромагнитно поле по начин, аналогичен на начина, по който обикновените частици се ускоряват от гравитационно поле или друга външна сила. Ако знаете стойността на потенциалната разлика на това поле, можете да изчислите скоростта (или скоростта) на електрон, движещ се под негово влияние.
Стъпка 1: Определете уравнението на интереса
Може да си спомните, че във всекидневната физика кинетичната енергия на обект в движение е равна на (0,5) mv2, където m е равно на маса, а v е равно на скорост. Съответното уравнение в електромагнетиката е:
qV = 0,5mv ^ 2
където m = 9 × 10-31 kg и q, зарядът на единичен електрон, е 1.6 × 10-19 ° С.
Стъпка 2: Определете потенциалната разлика в полето
Може да сте разглеждали напрежението като нещо, свързано с мотор или батерия. Но във физиката напрежението е потенциална разлика между различните точки в пространството в електрическото поле. Точно както една топка се търкаля надолу или се носи надолу по течението от течаща река, електрон, като е отрицателно зареден, се движи към области в полето, които са положително заредени, като анод.
Стъпка 3: Решете за скоростта на електрона
Със стойността на V в ръка можете да пренаредите уравнението
qV = 0,5mv ^ 2
да се
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
Например, като се има предвид V = 100 и константите по-горе, скоростта на електрон в това поле е:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ по 1,6 \ по 10 ^ {- 19} \ по 100} {9 \ по 10 ^ {- 31}}} = 6 \ по 10 ^ 6 \ текст {m / s}