С каким ускорением движется электрон в поле с напряжённостью 10 кв/м?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для определения ускорения электрона в однородном электрическом поле воспользуемся вторым законом Ньютона и формулой силы, действующей на заряд в электрическом поле. Исходные данные Для решения задачи нам понадобятся следующие физические константы и значения:

  • Напряжённость поля ( Ecap E): 10 кВ/м=104 В/м10 кВ/м equals 10 to the fourth power В/м Заряд электрона ( ee): 1,602×10-19 Клis approximately equal to 1 comma 602 cross 10 to the negative 19 power Кл Масса электрона ( mm): 9,109×10-31 кгis approximately equal to 9 comma 109 cross 10 to the negative 31 power кг

Вывод формулы

  1. Сила Fcap F, действующая на электрон со стороны электрического поля, определяется выражением:
    F=eEcap F equals e center dot cap E Согласно второму закону Ньютона, та же сила сообщает частице ускорение aa:
    F=macap F equals m center dot a Приравнивая эти выражения, получаем формулу для ускорения:
    ma=eEa=eEmm center dot a equals e center dot cap E ⟹ a equals the fraction with numerator e center dot cap E and denominator m end-fraction

Расчёт Подставим численные значения в полученную формулу: a=1,602×10-19 Кл104 В/м9,109×10-31 кгa equals the fraction with numerator 1 comma 602 cross 10 to the negative 19 power Кл center dot 10 to the fourth power В/м and denominator 9 comma 109 cross 10 to the negative 31 power кг end-fraction

  1. Перемножим числитель: 1,602×10-151 comma 602 cross 10 to the negative 15 power Разделим на знаменатель:
    a0,17587×1016 м/с2a is approximately equal to 0 comma 17587 cross 10 to the 16th power м/с squared Приведем к стандартному виду:
    a1,76×1015 м/с2a is approximately equal to 1 comma 76 cross 10 to the 15th power м/с squared

Ответ Ускорение электрона в данном поле составляет примерно 1,76×1015 м/с21 comma 76 cross 10 to the 15th power м/с squared.

Примечание: Это колоссальное значение ускорения обусловлено крайне малой массой электрона. При таких ускорениях частица очень быстро достигает релятивистских скоростей, где классическая механика Ньютона потребует уточнения с учетом теории относительности.

Хотите, я рассчитаю, какую скорость разовьет этот электрон через одну миллисекунду движения?

Форма ответа

Ваш аватар