Os elétrons são um dos três constituintes básicos dos átomos, os outros dois sendo prótons e nêutrons. Os elétrons são extremamente pequenos, mesmo para os padrões das partículas subatômicas, com cada uma tendo uma massa de 9 × 10-31 kg.
Porque os elétrons carregam uma carga líquida, o valor da qual é 1,6 × 10-19coulombs (C), eles são acelerados em um campo eletromagnético de maneira análoga à maneira como as partículas comuns são aceleradas por um campo gravitacional ou outra força externa. Se você conhece o valor da diferença potencial deste campo, pode calcular a velocidade (ou velocidade) de um elétron movendo-se sob sua influência.
Etapa 1: Identificar a equação de interesse
Você deve se lembrar que na física cotidiana, a energia cinética de um objeto em movimento é igual a (0,5) mv2, onde m é igual a massa ev é igual a velocidade. A equação correspondente em eletromagnetismo é:
qV = 0,5mv ^ 2
onde m = 9 × 10-31 kg eq, a carga de um único elétron, é 1,6 × 10-19 C.
Etapa 2: determinar a diferença potencial em todo o campo
Você pode ter chegado a considerar a tensão como algo pertencente a um motor ou bateria. Mas em física, a voltagem é uma diferença de potencial entre diferentes pontos no espaço dentro de um campo elétrico. Assim como uma bola rola colina abaixo ou é carregada rio abaixo por um rio que flui, um elétron, sendo carregado negativamente, se move em direção a áreas no campo com carga positiva, como um ânodo.
Etapa 3: Resolva a velocidade do elétron
Com o valor de V em mãos, você pode reorganizar a equação
qV = 0,5mv ^ 2
para
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
Por exemplo, dado V = 100 e as constantes acima, a velocidade de um elétron neste campo é:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ vezes 1,6 \ vezes 10 ^ {- 19} \ vezes 100} {9 \ vezes 10 ^ {- 31}}} = 6 \ vezes 10 ^ 6 \ text {m / s}
