Определить разность потенциалов между двумя точками в эл.поле, если скорость електрона при перемещении между этими точками увеличивается от 1000 км/с до 3000 км/с.

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Работа электрического поля по перемещению заряда идет на изменение кинетической энергии этого заряда. 1. Физическая модель и формулы Работа электрического поля Acap A определяется через разность потенциалов Ucap U (напряжение) и заряд частицы qq: A=qUcap A equals q center dot cap UИзменение кинетической энергии ΔEkcap delta cap E sub k электрона: ΔEk=mv222mv122=m2(v22v12)cap delta cap E sub k equals the fraction with numerator m v sub 2 squared and denominator 2 end-fraction minus the fraction with numerator m v sub 1 squared and denominator 2 end-fraction equals m over 2 end-fraction open paren v sub 2 squared minus v sub 1 squared close paren Приравнивая эти выражения, получаем формулу для расчета разности потенциалов: qU=m2(v22v12)U=m(v22v12)2qq center dot cap U equals m over 2 end-fraction open paren v sub 2 squared minus v sub 1 squared close paren ⟹ cap U equals the fraction with numerator m open paren v sub 2 squared minus v sub 1 squared close paren and denominator 2 q end-fraction 2. Данные для расчета Для расчетов используем справочные данные для электрона и переведем значения скорости в систему СИ (метры в секунду):

  • Масса электрона ( mm): 9,110-31is approximately equal to 9 comma 1 center dot 10 to the negative 31 power кг Заряд электрона ( qq): 1,610-19is approximately equal to 1 comma 6 center dot 10 to the negative 19 power Кл Начальная скорость ( v1v sub 1): 10001000 км/с = 10610 to the sixth power м/с Конечная скорость ( v2v sub 2): 30003000 км/с = 31063 center dot 10 to the sixth power м/с

3. Вычисление Подставим значения в итоговую формулу: U=9,110-31((3106)2(106)2)21,610-19cap U equals the fraction with numerator 9 comma 1 center dot 10 to the negative 31 power center dot open paren open paren 3 center dot 10 to the sixth power close paren squared minus open paren 10 to the sixth power close paren squared close paren and denominator 2 center dot 1 comma 6 center dot 10 to the negative 19 power end-fraction

  1. Вычислим разность квадратов скоростей:
    (91012)(11012)=81012 м2/с2open paren 9 center dot 10 to the 12th power close paren minus open paren 1 center dot 10 to the 12th power close paren equals 8 center dot 10 to the 12th power м squared / с squared Подставим в уравнение:
    U=9,110-31810123,210-19cap U equals the fraction with numerator 9 comma 1 center dot 10 to the negative 31 power center dot 8 center dot 10 to the 12th power and denominator 3 comma 2 center dot 10 to the negative 19 power end-fraction U=72,810-193,210-19cap U equals the fraction with numerator 72 comma 8 center dot 10 to the negative 19 power and denominator 3 comma 2 center dot 10 to the negative 19 power end-fraction U=22,75 Вcap U equals 22 comma 75 В

Ответ: Разность потенциалов между точками составляет 22,75 В. Могу ли я помочь вам с решением аналогичных задач по электродинамике или рассчитать параметры для других элементарных частиц?

Форма ответа

Ваш аватар