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 σύμφωνα με τα πρότυπα των υποατομικών σωματιδίων, με το καθένα να έχει μάζα 9 × 10-31 κιλό.
Επειδή τα ηλεκτρόνια φέρουν καθαρό φορτίο, η αξία των οποίων είναι 1,6 × 10-19coulombs (C), επιταχύνονται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο με τρόπο ανάλογο με τον τρόπο που τα συνήθη σωματίδια επιταχύνονται από ένα βαρυτικό πεδίο ή άλλη εξωτερική δύναμη. Εάν γνωρίζετε την τιμή της πιθανής διαφοράς αυτού του πεδίου, μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα (ή την ταχύτητα) ενός ηλεκτρονίου που κινείται υπό την επιρροή του.
Βήμα 1: Προσδιορίστε την εξίσωση ενδιαφέροντος
Μπορεί να θυμάστε ότι στην καθημερινή φυσική, η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου σε κίνηση είναι ίση με (0,5) mv2, όπου m ισούται με μάζα και v ισούται με ταχύτητα. Η αντίστοιχη εξίσωση στην ηλεκτρομαγνητική είναι:
qV = 0,5mv ^ 2
όπου m = 9 × 10-31 kg και q, η φόρτιση ενός μόνο ηλεκτρονίου, είναι 1,6 × 10-19 ΝΤΟ.
Βήμα 2: Προσδιορίστε την πιθανή διαφορά σε όλο το πεδίο
Ίσως να θεωρήσατε την τάση ως κάτι που σχετίζεται με έναν κινητήρα ή μια μπαταρία. Αλλά στη φυσική, η τάση είναι μια πιθανή διαφορά μεταξύ διαφορετικών σημείων στο διάστημα εντός ενός ηλεκτρικού πεδίου. Ακριβώς όπως μια μπάλα κυλά προς τα κάτω ή μεταφέρεται κατάντη από ένα ρέον ποτάμι, ένα ηλεκτρόνιο, φορτισμένο αρνητικά, κινείται προς περιοχές στο πεδίο που είναι θετικά φορτισμένες, όπως μια άνοδος.
Βήμα 3: Λύστε για την ταχύτητα του ηλεκτρονίου
Με την τιμή V στο χέρι, μπορείτε να αναδιατάξετε την εξίσωση
qV = 0,5mv ^ 2
προς την
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
Για παράδειγμα, δεδομένου του V = 100 και των σταθερών παραπάνω, η ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου σε αυτό το πεδίο είναι:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ φορές 1,6 \ φορές 10 ^ {- 19} \ φορές 100} {9 \ φορές 10 ^ {- 31}}} = 6 \ φορές 10 ^ 6 \ κείμενο {m / s}
