Какой угол изменится направление скорости электрона, который влетает со скоростью 20 км/с в пространство между пластинами конденсатора ёмкостью 1 мкФ, если известны модуль заряда пластин 445 пкКл, расстояние между пластинами 2 см и их длина 10 см?

Физика 10 класс Электрические поля и сила Лоренца угол изменения скорости электрон конденсатор ёмкость заряд пластин расстояние между пластинами физика 10 класс Новый

Чтобы найти угол изменения направления скорости электрона, нам нужно рассчитать силу, действующую на него в электрическом поле между пластинами конденсатора, а затем определить, как эта сила влияет на движение электрона.

Шаг 1: Найдем напряженность электрического поля (E).

Напряженность электрического поля между пластинами конденсатора можно рассчитать по формуле:

• E = U / d

где U - напряжение между пластинами, а d - расстояние между ними.

Сначала найдем напряжение (U) между пластинами. Напряжение можно найти через заряд (Q) и ёмкость (C):

• U = Q / C

Подставим известные значения:

• Q = 445 пкКл = 445 * 10^-12 Кл
• C = 1 мкФ = 1 * 10^-6 Ф

Теперь вычислим U:

• U = (445 * 10^-12) / (1 * 10^-6) = 0.445 В

Теперь можем найти E:

• d = 2 см = 0.02 м
• E = 0.445 / 0.02 = 22.25 В/м

Шаг 2: Найдем силу, действующую на электрон.

Сила (F), действующая на заряд в электрическом поле, рассчитывается по формуле:

• F = Q * E

Где Q - заряд электрона, который равен примерно 1.6 * 10^-19 Кл.

Теперь подставим значения:

• F = (1.6 * 10^-19) * (22.25) = 3.56 * 10^-18 Н

Шаг 3: Найдем ускорение электрона.

Ускорение (a) можно найти по второму закону Ньютона:

• a = F / m

где m - масса электрона, которая равна примерно 9.11 * 10^-31 кг.

Теперь подставим значения:

• a = (3.56 * 10^-18) / (9.11 * 10^-31) ≈ 3.91 * 10^12 м/с²

Шаг 4: Найдем время, которое электрон проводит между пластинами.

Электрон проходит расстояние между пластинами (d) со скоростью (v) 20 км/с, что равно 20000 м/с. Время (t) можно найти по формуле:

• t = d / v

Подставим значения:

• t = 0.02 / 20000 = 1 * 10^-6 с

Шаг 5: Найдем изменение скорости электрона.

Изменение скорости (Δv) электрона можно найти по формуле:

• Δv = a * t

Теперь подставим значения:

• Δv = (3.91 * 10^12) * (1 * 10^-6) ≈ 3.91 * 10^6 м/с

Шаг 6: Найдем угол изменения направления скорости.

Угол (θ) можно найти, используя тангенс:

• tan(θ) = Δv / v

Теперь подставим значения:

• tan(θ) = (3.91 * 10^6) / (20000) ≈ 195.5

Теперь найдем угол θ:

θ = arctan(195.5). Угол будет очень большим, и его значение будет близко к 90 градусам.

Ответ: Направление скорости электрона изменится на угол, близкий к 90 градусам.