Innehåll
- Steg 1: Identifiera ekvation av intresse
- Steg 2: Bestäm den potentiella skillnaden över fältet
- Steg 3: Lös för elektronens hastighet
Elektroner är en av de tre grundläggande beståndsdelarna i atomer, de andra två är protoner och neutroner. Elektroner är extremt små även enligt standarderna för subatomära partiklar, var och en har en massa av 9 × 10-31 kg.
Eftersom elektroner har en nettoladdning, vars värde är 1,6 × 10-19coulombs (C), påskyndas de i ett elektromagnetiskt fält på ett sätt som är analogt med det sätt som vanliga partiklar accelereras av ett gravitationsfält eller annan yttre kraft. Om du känner till värdet på den här fältens potentialskillnad kan du beräkna hastigheten (eller hastigheten) för en elektron som rör sig under dess inflytande.
Steg 1: Identifiera ekvation av intresse
Du kommer ihåg att i fysikens vardag är den kinetiska energin hos ett objekt i rörelse lika med (0,5) mv2, där m är lika med massan och v är lika med hastigheten. Motsvarande ekvation inom elektromagnetik är:
qV = (0,5) mv2
där m = 9 × 10-31 kg och q, laddningen för en enda elektron, är 1,6 × 10-19 C.
Steg 2: Bestäm den potentiella skillnaden över fältet
Du kanske har sett spänningen som något som rör en motor eller ett batteri. Men inom fysik är spänning en potentiell skillnad mellan olika punkter i rymden inom ett elektriskt fält. Precis som en boll rullar nedförsbacke eller transporteras nedströms av en strömmande flod, rör sig en elektron negativt laddad mot områden i fältet som är positivt laddade, till exempel en anod.
Steg 3: Lös för elektronens hastighet
Med V-värdet i handen kan du ordna om ekvationen
qV = (0,5) mv2
till
v =
Till exempel, med tanke på V = 100 och konstanterna ovan, är hastigheten för en elektron i detta fält:
√ ÷ (9 × 10-31)
= √ 3.555 × 1013
6 x 106 Fröken