Wie man die Geschwindigkeit eines Elektrons berechnet

Inhalt

• Schritt 1: Identifizieren Sie die Interessengleichung
• Schritt 2: Ermitteln Sie den potenziellen Unterschied über das Feld
• Schritt 3: Löse nach der Geschwindigkeit des Elektrons

Elektronen sind einer der drei Grundbestandteile von Atomen, die anderen beiden sind Protonen und Neutronen. Elektronen sind selbst für subatomare Teilchen mit einer Masse von 9 × 10 extrem klein^-31 kg.

Weil Elektronen eine Nettoladung tragen, deren Wert 1,6 × 10 beträgt^-19Coulombs (C), werden sie in einem elektromagnetischen Feld auf eine Weise beschleunigt, die der Beschleunigung gewöhnlicher Teilchen durch ein Gravitationsfeld oder eine andere äußere Kraft entspricht. Wenn Sie den Wert dieser Feldpotentialdifferenz kennen, können Sie die Geschwindigkeit (oder Geschwindigkeit) eines Elektrons berechnen, das sich unter seinem Einfluss bewegt.

Schritt 1: Identifizieren Sie die Interessengleichung

Sie erinnern sich vielleicht, dass in der Alltagsphysik die kinetische Energie eines sich bewegenden Objekts gleich (0,5) mV ist², wobei m gleich Masse und v gleich Geschwindigkeit ist. Die entsprechende Gleichung in der Elektromagnetik lautet:

qV = (0,5) mv²

wobei m = 9 × 10 ist^-31 kg und q, die Ladung eines einzelnen Elektrons, beträgt 1,6 × 10^-19 C.

Schritt 2: Ermitteln Sie den potenziellen Unterschied über das Feld

Möglicherweise haben Sie Spannung als etwas angesehen, das sich auf einen Motor oder eine Batterie bezieht. In der Physik ist die Spannung eine Potentialdifferenz zwischen verschiedenen Punkten im Raum innerhalb eines elektrischen Feldes. So wie eine Kugel bergab rollt oder von einem fließenden Fluss stromabwärts getragen wird, bewegt sich ein Elektron, das negativ geladen ist, auf Bereiche im Feld zu, die positiv geladen sind, wie z. B. eine Anode.

Schritt 3: Löse nach der Geschwindigkeit des Elektrons

Mit dem Wert von V in Hand können Sie die Gleichung neu anordnen

qV = (0,5) mv²

zu

v =

Wenn beispielsweise V = 100 und die obigen Konstanten gegeben sind, ist die Geschwindigkeit eines Elektrons in diesem Feld:

√ ÷ (9 × 10^-31)

= √ 3.555 × 10¹³

6 x 10⁶ Frau