Los electrones son uno de los tres constituyentes básicos de los átomos, los otros dos son protones y neutrones. Los electrones son extremadamente pequeños incluso para los estándares de las partículas subatómicas, y cada uno tiene una masa de 9 × 10-31 kg.
Debido a que los electrones tienen una carga neta, cuyo valor es 1.6 × 10-19culombios (C), se aceleran en un campo electromagnético de una manera análoga a la forma en que las partículas ordinarias son aceleradas por un campo gravitacional u otra fuerza externa. Si conoce el valor de la diferencia de potencial de este campo, puede calcular la rapidez (o velocidad) de un electrón que se mueve bajo su influencia.
Paso 1: identificar la ecuación de interés
Puede recordar que en la física cotidiana, la energía cinética de un objeto en movimiento es igual a (0.5) mv2, donde m es igual a masa y v es igual a velocidad. La ecuación correspondiente en electromagnetismo es:
qV = 0,5 mv ^ 2
donde m = 9 × 10-31 kg yq, la carga de un solo electrón, es 1,6 × 10-19 C.
Paso 2: Determine la diferencia de potencial en el campo
Es posible que haya llegado a considerar el voltaje como algo perteneciente a un motor o una batería. Pero en física, el voltaje es una diferencia de potencial entre diferentes puntos en el espacio dentro de un campo eléctrico. Así como una bola rueda cuesta abajo o es arrastrada corriente abajo por un río que fluye, un electrón, con carga negativa, se mueve hacia áreas del campo que tienen carga positiva, como un ánodo.
Paso 3: resuelve la velocidad del electrón
Con el valor de V en la mano, puede reorganizar la ecuación
qV = 0,5 mv ^ 2
a
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
Por ejemplo, dado V = 100 y las constantes anteriores, la velocidad de un electrón en este campo es:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ times 1.6 \ times 10 ^ {- 19} \ times 100} {9 \ times 10 ^ {- 31}}} = 6 \ times 10 ^ 6 \ text {m / s}