Elektrony jsou jednou ze tří základních složek atomů, další dvě jsou protony a neutrony. Elektrony jsou extrémně malé i podle standardů subatomárních částic, přičemž každý má hmotnost 9 × 10-31 kg.
Protože elektrony nesou čistý náboj, jehož hodnota je 1,6 × 10-19coulombs (C), jsou urychlovány v elektromagnetickém poli analogickým způsobem, jakým jsou běžné částice urychlovány gravitačním polem nebo jinou vnější silou. Pokud znáte hodnotu potenciálního rozdílu tohoto pole, můžete vypočítat rychlost (nebo rychlost) elektronu pohybujícího se pod jeho vlivem.
Krok 1: Určete zájmovou rovnici
Možná si vzpomenete, že v každodenní fyzice se kinetická energie objektu v pohybu rovná (0,5) mv2, kde m se rovná hmotnosti a v se rovná rychlosti. Odpovídající rovnice v elektromagnetismu je:
qV = 0,5 mv ^ 2
kde m = 9 × 10-31 kg a q, náboj jednoho elektronu, je 1,6 × 10-19 C.
Krok 2: Určete potenciální rozdíl v poli
Možná jste začali považovat napětí za něco, co se týká motoru nebo baterie. Ale ve fyzice je napětí potenciálním rozdílem mezi různými body v prostoru v elektrickém poli. Stejně jako se míč valí z kopce nebo je nesen po proudu tekoucí řekou, elektron, který je záporně nabitý, se pohybuje směrem k oblastem v poli, které jsou kladně nabité, jako je anoda.
Krok 3: Vyřešte rychlost elektronu
S hodnotou V v ruce můžete změnit uspořádání rovnice
qV = 0,5 mv ^ 2
na
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
Například vzhledem k V = 100 a výše uvedeným konstantám je rychlost elektronu v tomto poli:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ krát 1,6 \ krát 10 ^ {- 19} \ krát 100} {9 \ krát 10 ^ {- 31}}} = 6 \ krát 10 ^ 6 \ text {m / s}