Gli elettroni sono uno dei tre costituenti di base degli atomi, gli altri due sono protoni e neutroni. Gli elettroni sono estremamente piccoli anche per gli standard delle particelle subatomiche, ciascuno con una massa di 9 × 10-31 kg.
Poiché gli elettroni trasportano una carica netta, il cui valore è 1,6 × 10-19coulomb (C), vengono accelerati in un campo elettromagnetico in modo analogo al modo in cui le particelle ordinarie vengono accelerate da un campo gravitazionale o da un'altra forza esterna. Se conosci il valore della differenza di potenziale di questo campo, puoi calcolare la velocità (o velocità) di un elettrone che si muove sotto la sua influenza.
Passaggio 1: identificare l'equazione di interesse
Potresti ricordare che nella fisica di tutti i giorni, l'energia cinetica di un oggetto in movimento è uguale a (0,5) mv2, dove m è uguale alla massa e v è uguale alla velocità. L'equazione corrispondente in elettromagnetismo è:
qV=0.5mv^2
dove m = 9 × 10-31 kg e q, la carica di un singolo elettrone, è 1,6 × 10-19 c.
Passaggio 2: determinare la potenziale differenza nel campo
Potresti essere arrivato a considerare la tensione come qualcosa che riguarda un motore o una batteria. Ma in fisica, la tensione è una differenza di potenziale tra diversi punti nello spazio all'interno di un campo elettrico. Proprio come una palla rotola in discesa o viene trasportata a valle da un fiume che scorre, un elettrone, essendo caricato negativamente, si sposta verso aree del campo che sono caricate positivamente, come un anodo.
Passaggio 3: risolvere per la velocità dell'elettrone
Con il valore di V in mano, puoi riorganizzare l'equazione
qV=0.5mv^2
per
v=\sqrt{\frac{2qV}{m}}
Ad esempio, dato V = 100 e le costanti sopra, la velocità di un elettrone in questo campo è:
v=\sqrt{\frac{2\times 1.6\times 10^{-19}\times 100}{9\times 10^{-31}}}=6\times 10^6\text{ m/s}
