Kuinka laskea elektronin nopeus

Sisältö

• Vaihe 1: Tunnista kiinnostava yhtälö
• Vaihe 2: Määritä potentiaalinen ero kentällä
• Vaihe 3: Ratkaise elektronin nopeus

Elektronit ovat yksi atomien kolmesta peruskomponentista, kaksi muuta ovat protoneja ja neutroneja. Elektronit ovat erittäin pieniä jopa alaatomisten hiukkasten standardien mukaan, kunkin massan ollessa 9 x 10^-31 kg.

Koska elektroneilla on nettovaraus, jonka arvo on 1,6 x 10^-19coulombs (C), niitä kiihdytetään sähkömagneettisessa kentässä samalla tavalla kuin tavallisia hiukkasia kiihdytetään gravitaatiokentällä tai muulla ulkoisella voimalla. Jos tiedät tämän kenttäpotentiaalieron arvon, voit laskea sen vaikutuksen alaisena liikkuvan elektronin nopeuden (tai nopeuden).

Vaihe 1: Tunnista kiinnostava yhtälö

Voit muistaa, että jokapäiväisessä fysiikassa liikkuvan kohteen kineettinen energia on yhtä suuri kuin (0,5) mv², jossa m on sama kuin massa ja v on nopeus. Vastaava yhtälö sähkömagnetiikassa on:

qV = (0,5) mv²

missä m = 9 × 10^-31 kg ja q, yhden elektronin varaus, on 1,6 x 10^-19 C.

Vaihe 2: Määritä potentiaalinen ero kentällä

Saatat joutua pitämään jännitettä moottorin tai akun asiana. Mutta fysiikassa jännite on potentiaalinen ero avaruuspisteiden välillä sähkökentän sisällä. Aivan kuten pallo rullaa alamäkeen tai sitä virtaa alavirtaan virtaava joki, negatiivisesti varautunut elektroni siirtyy kentän alueille, jotka ovat positiivisesti varautuneet, kuten anodi.

Vaihe 3: Ratkaise elektronin nopeus

Kun V-arvo on kädessä, voit järjestää yhtälön uudelleen

qV = (0,5) mv²

että

v =

Esimerkiksi, kun V = 100 ja yllä olevat vakiot, elektronin nopeus tällä kentällä on:

√ ÷ (9 × 10^-31)

= √ 3.555 × 10¹³

6 x 10⁶ neiti