電子は原子の3つの基本的な構成要素の1つであり、他の2つは陽子と中性子です。 電子は、素粒子の基準でも非常に小さく、それぞれの質量は9×10です。-31 kg。
電子は正味の電荷を帯びているため、その値は1.6×10です。-19クーロン(C)は、通常の粒子が重力場または他の外力によって加速されるのと同様の方法で、電磁場で加速されます。 このフィールドの電位差の値がわかっている場合は、その影響下で移動する電子の速度(または速度)を計算できます。
ステップ1:関心のある方程式を特定する
日常の物理学では、運動している物体の運動エネルギーは(0.5)mvに等しいことを思い出してください。2ここで、mは質量に等しく、vは速度に等しくなります。 電磁気学の対応する方程式は次のとおりです。
qV = 0.5mv ^ 2
ここで、m = 9×10-31 単一電子の電荷であるkgとqは1.6×10です-19 C。
ステップ2:フィールド全体の電位差を決定する
あなたは電圧をモーターやバッテリーに関係するものと見なすようになったかもしれません。 しかし、物理学では、電圧は電界内の空間内の異なるポイント間の電位差です。 ボールが下り坂を転がったり、流れる川によって下流に運ばれたりするのと同じように、負に帯電した電子は、アノードなどの正に帯電したフィールド内の領域に向かって移動します。
ステップ3:電子の速度を解く
Vの値を手にすると、方程式を並べ替えることができます
qV = 0.5mv ^ 2
に
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
たとえば、V = 100で上記の定数が与えられた場合、このフィールドの電子の速度は次のようになります。
v = \ sqrt {\ frac {2 \ times 1.6 \ times 10 ^ {-19} \ times 100} {9 \ times 10 ^ {-31}}} = 6 \ times 10 ^ 6 \ text {m / s}