К горизонтально отклоняющим пластинам конденсатора в электронно-лучевой трубке приложено напряжение 3,2 В. Электроны влетают в пространство между пластинами параллельно им со скоростью 3 • 10^6 м/с. Определите смещение электронного пучка. Расстояние между пластинами 2 см, их длина 4 см.

Как определить направление силы, действующей на электроны, и сделать чертеж?

Физика 11 класс Электрическое поле и его влияние на заряженные частицы конденсатор напряжение электроны смещение пучка сила направление силы чертеж физика электронно-лучевая трубка пластины Новый

Для решения данной задачи необходимо провести несколько шагов, включая расчет силы, действующей на электроны, и определение смещения электронного пучка.

Шаг 1: Определение электрического поля между пластинами конденсатора

Электрическое поле (E) между пластинами конденсатора можно рассчитать по формуле:

E = U / d,

где:

• U = 3,2 В — напряжение между пластинами;
• d = 0,02 м — расстояние между пластинами (2 см).

Подставим значения:

E = 3,2 В / 0,02 м = 160 В/м.

Шаг 2: Определение силы, действующей на электроны

Сила (F), действующая на электрон, можно рассчитать по формуле:

F = e * E,

где:

• e = 1,6 * 10^-19 Кл — заряд электрона;
• E = 160 В/м — напряженность электрического поля.

Подставим значения:

F = 1,6 * 10^-19 Кл * 160 В/м = 2,56 * 10^-17 Н.

Шаг 3: Определение ускорения электрона

Ускорение (a) электрона можно найти по закону Ньютона:

a = F / m,

где:

• m = 9,11 * 10^-31 кг — масса электрона.

Подставим значения:

a = (2,56 * 10^-17 Н) / (9,11 * 10^-31 кг) ≈ 2,81 * 10^13 м/с².

Шаг 4: Определение времени, проведенного электронами между пластинами

Время (t), необходимое для прохождения длины пластин (L), можно рассчитать по формуле:

t = L / v,

где:

• L = 0,04 м — длина пластин (4 см);
• v = 3 * 10^6 м/с — скорость электронов.

Подставим значения:

t = 0,04 м / (3 * 10^6 м/с) ≈ 1,33 * 10^-8 с.

Шаг 5: Определение смещения электронного пучка

Смещение (y) электронного пучка можно рассчитать по формуле:

y = (1/2) * a * t².

Подставим значения:

y = (1/2) * (2,81 * 10^13 м/с²) * (1,33 * 10^-8 с)² ≈ 2,48 * 10^-6 м = 2,48 мкм.

Шаг 6: Определение направления силы, действующей на электроны

Электроны имеют отрицательный заряд, поэтому направление силы, действующей на них, противоположно направлению электрического поля. Если электрическое поле направлено сверху вниз, то сила будет направлена снизу вверх.

Чертеж:

На чертеже следует изобразить:

• Горизонтально расположенные пластины конденсатора;
• Направление электрического поля (сверху вниз);
• Направление силы (снизу вверх);
• Электронный пучок, входящий между пластинами.

Таким образом, смещение электронного пучка составляет примерно 2,48 мкм.