Electronii sunt unul dintre cei trei constituenți de bază ai atomilor, ceilalți doi fiind protoni și neutroni. Electronii sunt extrem de mici chiar și conform standardelor particulelor subatomice, fiecare având o masă de 9 × 10-31 kg.
Deoarece electronii au o sarcină netă, a cărei valoare este de 1,6 × 10-19coulombii (C), sunt accelerați într-un câmp electromagnetic într-un mod analog modului în care particulele obișnuite sunt accelerate de un câmp gravitațional sau altă forță externă. Dacă cunoașteți valoarea diferenței de potențial a acestui câmp, puteți calcula viteza (sau viteza) unui electron care se mișcă sub influența acestuia.
Pasul 1: Identificați ecuația de interes
Vă puteți aminti că în fizica de zi cu zi, energia cinetică a unui obiect în mișcare este egală cu (0,5) mv2, unde m este egal cu masa și v este egal cu viteza. Ecuația corespunzătoare în electromagnetică este:
qV = 0,5mv ^ 2
unde m = 9 × 10-31 kg și q, încărcarea unui singur electron, este de 1,6 × 10-19 C.
Pasul 2: Determinați diferența de potențial pe câmp
Este posibil să fi ajuns să considerați tensiunea ca fiind ceva ce ține de un motor sau o baterie. Dar în fizică, tensiunea este o diferență de potențial între diferite puncte din spațiu într-un câmp electric. Așa cum o minge se rostogolește în jos sau este purtată în aval de un râu care curge, un electron, fiind încărcat negativ, se deplasează spre zonele din câmp care sunt încărcate pozitiv, cum ar fi un anod.
Pasul 3: Rezolvați pentru viteza electronului
Cu valoarea lui V în mână, puteți rearanja ecuația
qV = 0,5mv ^ 2
la
v = \ sqrt {\ frac {2qV} {m}}
De exemplu, având în vedere V = 100 și constantele de mai sus, viteza unui electron în acest câmp este:
v = \ sqrt {\ frac {2 \ times 1.6 \ times 10 ^ {- 19} \ times 100} {9 \ times 10 ^ {- 31}}} = 6 \ times 10 ^ 6 \ text {m / s}