Какова будет скорость электрона, который, двигаясь в вакууме по силовой линии, полностью теряет свою скорость между точками с разностью потенциалов 400 В, при попадании в электрическое поле?

Физика 11 класс Электрическое поле и движение заряженных частиц скорость электрона Вакуум силовая линия разность потенциалов 400 В электрическое поле физика 11 класс кинетическая энергия потенциал движение заряда Новый

Для определения скорости электрона, который полностью теряет свою скорость при перемещении между двумя точками с разностью потенциалов 400 В, необходимо использовать закон сохранения энергии. В данном случае, потенциальная энергия электрона будет преобразована в кинетическую.

Шаги для решения задачи:

1. Определение потенциальной энергии: Потенциальная энергия (U) электрона в электрическом поле определяется формулой:
• U = q * ΔV
2. где:
• q - заряд электрона (примерно -1.6 * 10^-19 Кл),
• ΔV - разность потенциалов (в данном случае 400 В).
3. Расчет потенциальной энергии:
• U = -1.6 * 10^-19 Кл * 400 В = -6.4 * 10^-17 Дж.
4. Преобразование потенциальной энергии в кинетическую: Когда электрон теряет свою скорость, потенциальная энергия переходит в кинетическую (K). Кинетическая энергия определяется как:
• K = (1/2) * m * v^2
5. где:
• m - масса электрона (примерно 9.11 * 10^-31 кг),
• v - скорость электрона.
6. Сравнение потенциальной и кинетической энергии: Учитывая, что вся потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, можно записать:
• -6.4 * 10^-17 Дж = (1/2) * (9.11 * 10^-31 кг) * v^2.
7. Решение уравнения для скорости: Умножим обе стороны на 2 и разделим на массу электрона:
• v^2 = (-6.4 * 10^-17 Дж * 2) / (9.11 * 10^-31 кг),
• v^2 = -1.4 * 10^14 м^2/с^2.
8. Извлечение корня: Так как скорость не может быть отрицательной, мы берем положительное значение:
• v = √(1.4 * 10^14) ≈ 1.18 * 10^7 м/с.

Итог: Скорость электрона, который полностью теряет свою скорость при разности потенциалов 400 В, составляет приблизительно 1.18 * 10^7 м/с.