Elektronit ovat yksi atomien kolmesta perusaineosasta, kaksi muuta ovat protoneja ja neutroneja. Elektronit ovat erittäin pieniä jopa subatomisten hiukkasten standardien mukaan, ja jokaisen massa on 9 × 10-31 kg.
Koska elektronilla on nettovaraus, jonka arvo on 1,6 × 10-19coulombit (C), niitä kiihdytetään sähkömagneettisessa kentässä samalla tavalla kuin tavalliset hiukkaset kiihtyvät painovoimakentän tai muun ulkoisen voiman avulla. Jos tiedät tämän kentän potentiaalieron arvon, voit laskea sen vaikutuksen alaisena liikkuvan elektronin nopeuden (tai nopeuden).
Vaihe 1: Tunnista kiinnostuksen yhtälö
Saatat muistaa, että jokapäiväisessä fysiikassa liikkuvan kohteen kineettinen energia on yhtä suuri kuin (0,5) mv2, missä m on massa ja v on nopeus. Vastaava yhtälö sähkömagneettissa on:
qV = 0,5 mv ^ 2
missä m = 9 × 10-31 kg ja q, yhden elektronin varaus, on 1,6 × 10-19 C.
Vaihe 2: Määritä potentiaalinen ero kentän poikki
Olet ehkä pitänyt jännitettä moottoriin tai akkuun liittyvänä. Mutta fysiikassa jännite on potentiaalinen ero sähkökentän eri avaruuspisteiden välillä. Aivan kun pallo vierii alamäkeen tai virtaavan joen kuljettaa alavirtaan, elektroni, negatiivisesti varautuneena, liikkuu kohti positiivisesti varautuvia kentän alueita, kuten anodi.
Vaihe 3: Ratkaise elektronin nopeus
Kun V-arvo on kädessä, voit järjestää yhtälön uudelleen
qV = 0,5 mv ^ 2
että
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
Esimerkiksi kun otetaan huomioon V = 100 ja yllä olevat vakiot, elektronin nopeus tällä kentällä on:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ kertaa 1,6 \ kertaa 10 ^ {- 19} \ kertaa 100} {9 \ kertaa 10 ^ {- 31}}} = 6 kertaa 10 ^ 6 \ teksti {m / s}