Les électrons sont l'un des trois constituants de base des atomes, les deux autres étant les protons et les neutrons. Les électrons sont extrêmement petits, même selon les normes des particules subatomiques, chacun ayant une masse de 9 × 10-31 kg.
Parce que les électrons portent une charge nette, dont la valeur est de 1,6 × 10-19coulombs (C), ils sont accélérés dans un champ électromagnétique d'une manière analogue à la façon dont les particules ordinaires sont accélérées par un champ gravitationnel ou une autre force externe. Si vous connaissez la valeur de la différence de potentiel de ce champ, vous pouvez calculer la vitesse (ou la vitesse) d'un électron se déplaçant sous son influence.
Étape 1: Identifier l'équation d'intérêt
Vous vous souvenez peut-être qu'en physique de tous les jours, l'énergie cinétique d'un objet en mouvement est égale à (0,5)mv2, où m est égal à la masse et v est égal à la vitesse. L'équation correspondante en électromagnétisme est :
qV=0.5mv^2
où m = 9 × 10-31 kg et q, la charge d'un seul électron, est de 1,6 × 10-19 C.
Étape 2: Déterminer la différence potentielle sur le terrain
Vous en êtes peut-être venu à considérer la tension comme quelque chose appartenant à un moteur ou à une batterie. Mais en physique, la tension est une différence de potentiel entre différents points de l'espace au sein d'un champ électrique. Tout comme une balle descend une pente ou est transportée en aval par une rivière qui coule, un électron, étant chargé négativement, se déplace vers des zones du champ qui sont chargées positivement, comme une anode.
Étape 3: Résoudre la vitesse de l'électron
Avec la valeur de V en main, vous pouvez réorganiser l'équation
qV=0.5mv^2
à
v=\sqrt{\frac{2qV}{m}}
Par exemple, étant donné V = 100 et les constantes ci-dessus, la vitesse d'un électron dans ce champ est :
v=\sqrt{\frac{2\times 1.6\times 10^{-19}\times 100}{9\times 10^{-31}}}=6\times 10^6\text{ m/s}