Elektroner er en af de tre grundlæggende bestanddele af atomer, de to andre er protoner og neutroner. Elektroner er ekstremt små, selv efter standarderne for subatomære partikler, hvor hver har en masse på 9 × 10-31 kg.
Fordi elektroner bærer en nettoladning, hvis værdi er 1,6 × 10-19coulombs (C), accelereres de i et elektromagnetisk felt på en måde, der er analog med den måde, hvorpå almindelige partikler accelereres af et tyngdefelt eller anden ekstern kraft. Hvis du kender værdien af dette felts potentielle forskel, kan du beregne hastigheden (eller hastigheden) af en elektron, der bevæger sig under dens indflydelse.
Trin 1: Identificer ligningen af interesse
Du kan huske, at i hverdagens fysik er den kinetiske energi af et objekt i bevægelse lig med (0,5) mv2, hvor m er lig med masse og v er lig med hastighed. Den tilsvarende ligning i elektromagnetik er:
qV = 0,5 mv ^ 2
hvor m = 9 × 10-31 kg og q, ladningen af en enkelt elektron, er 1,6 × 10-19 C.
Trin 2: Bestem den potentielle forskel på tværs af marken
Du er måske kommet til at betragte spænding som noget, der vedrører en motor eller et batteri. Men i fysik er spænding en potentiel forskel mellem forskellige punkter i rummet inden for et elektrisk felt. Ligesom en kugle ruller ned ad bakke eller føres nedstrøms af en strømmende flod, bevæger en elektron sig negativt ladet mod områder i marken, der er positivt ladede, såsom en anode.
Trin 3: Løs for elektronens hastighed
Med værdien V i hånden kan du omarrangere ligningen
qV = 0,5 mv ^ 2
til
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
For eksempel, givet V = 100 og konstanterne ovenfor, er hastigheden på en elektron i dette felt:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ gange 1.6 \ gange 10 ^ {- 19} \ gange 100} {9 \ gange 10 ^ {- 31}}} = 6 \ gange 10 ^ 6 \ tekst {m / s}