אלקטרונים הם אחד משלושת המרכיבים הבסיסיים של אטומים, והשניים האחרים הם פרוטונים ונויטרונים. אלקטרונים קטנים ביותר אפילו בסטנדרטים של חלקיקים תת אטומיים, כאשר לכל אחד מהם מסה של 9 × 10-31 ק"ג.
מכיוון שאלקטרונים נושאים מטען נטו, שערכו 1.6 × 10-19coulombs (C), הם מואצים בשדה אלקטרומגנטי באופן מקביל לאופן שבו מואצים חלקיקים רגילים על ידי שדה כוח משיכה או כוח חיצוני אחר. אם אתה יודע את הערך ההבדל הפוטנציאלי של שדה זה, אתה יכול לחשב את המהירות (או המהירות) של אלקטרון הנע תחת השפעתו.
שלב 1: זיהוי משוואת העניין
אתה יכול לזכור שבפיזיקה היומיומית, האנרגיה הקינטית של אובייקט בתנועה שווה ל- (0.5) mv2, כאשר m שווה למסה ו- v שווה למהירות. המשוואה המקבילה באלקטרומגנטיקה היא:
qV = 0.5mv ^ 2
כאשר m = 9 × 10-31 ק"ג ו- q, המטען של אלקטרון יחיד, הוא 1.6 × 10-19 ג.
שלב 2: קבע את ההבדל הפוטנציאלי על פני השדה
יתכן שבאתה לראות במתח משהו שקשור למנוע או לסוללה. אך בפיזיקה מתח הוא הבדל פוטנציאלי בין נקודות שונות במרחב בתוך שדה חשמלי. כמו שכדור מתגלגל במורד הנהר או מובל במורד הנהר על ידי נהר זורם, אלקטרון, כשהוא טעון שלילי, נע לעבר אזורים בשדה שהם טעונים חיוביים, כמו למשל אנודה.
שלב 3: פתר את מהירות האלקטרון
עם הערך של V ביד, אתה יכול לסדר מחדש את המשוואה
qV = 0.5mv ^ 2
ל
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
לדוגמה, בהינתן V = 100 והקבועים לעיל, מהירות האלקטרון בשדה זה היא:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ times 1.6 \ times 10 ^ {- 19} \ times 100} {9 \ times 10 ^ {- 31}}} = 6 \ times 10 ^ 6 \ text {m / s}