Elektrony są jednym z trzech podstawowych składników atomów, dwa pozostałe to protony i neutrony. Elektrony są niezwykle małe, nawet jak na standardy cząstek subatomowych, z których każda ma masę 9 × 10-31 kg.
Ponieważ elektrony niosą ładunek netto, którego wartość wynosi 1,6 × 10-19kulomby (C) są przyspieszane w polu elektromagnetycznym w sposób analogiczny do tego, jak zwykłe cząstki są przyspieszane przez pole grawitacyjne lub inną siłę zewnętrzną. Jeśli znasz wartość różnicy potencjałów tego pola, możesz obliczyć prędkość (lub prędkość) elektronu poruszającego się pod jego wpływem.
Krok 1: Zidentyfikuj równanie zainteresowania
Być może pamiętasz, że w codziennej fizyce energia kinetyczna obiektu w ruchu jest równa (0,5)mv2, gdzie m to masa, a v to prędkość. Odpowiednie równanie w elektromagnetyce to:
qV=0,5mv^2
gdzie m = 9 × 10-31 kg i q, ładunek pojedynczego elektronu, wynosi 1,6 × 10-19 DO.
Krok 2: Określ potencjalną różnicę w terenie
Być może zacząłeś uważać napięcie za coś związanego z silnikiem lub akumulatorem. Ale w fizyce napięcie jest różnicą potencjałów między różnymi punktami w przestrzeni w polu elektrycznym. Tak jak piłka toczy się w dół lub jest niesiona w dół rzeki przez płynącą rzekę, elektron naładowany ujemnie porusza się w kierunku obszarów pola, które są naładowane dodatnio, takich jak anoda.
Krok 3: Znajdź prędkość elektronu
Mając pod ręką wartość V, możesz zmienić układ równania
qV=0,5mv^2
do
v=\sqrt{\frac{2qV}{m}}
Na przykład przy danych V = 100 i powyższych stałych prędkość elektronu w tym polu wynosi:
v=\sqrt{\frac{2\times 1.6\times 10^{-19}\times 100}{9\times 10^{-31}}}=6\times 10^6\text{ m/s}