Какое смещение будет у электронного пучка, если к горизонтально отклоняющим пластинам конденсатора в электронно-лучевой трубке приложено напряжение 3,2 В, а электроны входят в пространство между пластинами со скоростью 3 • 10^6 м/с? Расстояние между пластинами составляет 2 см, а их длина - 4 см. Также, пожалуйста, покажите направление силы с помощью чертежа.

Математика 11 класс Электрические и магнитные поля смещение электронного пучка напряжение конденсатора скорость электронов расстояние между пластинами длина пластин направление силы электронно-лучевая трубка Новый

Для решения задачи о смещении электронного пучка в электрическом поле, созданном между горизонтально расположенными пластинами конденсатора, необходимо рассмотреть несколько ключевых аспектов.

Шаг 1: Определение электрического поля

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

E = U/d,

где U - напряжение (3,2 В), d - расстояние между пластинами (2 см = 0,02 м).

Подставляя значения, получаем:

E = 3,2 В / 0,02 м = 160 В/м.

Шаг 2: Определение силы, действующей на электроны

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

F = qE.

Зная, что заряд электрона (q) равен примерно 1,6 • 10^(-19) Кл, подставим значения:

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

Шаг 3: Определение ускорения электрона

По второму закону Ньютона, ускорение (a) можно определить как:

a = F/m,

где m - масса электрона, примерно равная 9,11 • 10^(-31) кг.

Подставляя значения, получаем:

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

Шаг 4: Определение времени движения электрона между пластинами

Время (t) движения электрона между пластинами можно найти, используя длину пластин (L = 4 см = 0,04 м) и скорость (v = 3 • 10^6 м/с):

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

Шаг 5: Определение смещения электрона

Смещение (y) электрона в направлении действия силы можно найти по формуле:

y = (1/2) * a * t².

Подставляя 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: Направление силы

Сила, действующая на электроны, направлена вверх, так как электроны имеют отрицательный заряд и движутся в электрическом поле, созданном положительными пластинами.

Чертеж направления силы:

• Пластины конденсатора:
• ----------------------
• + (положительная пластина)
• ----------------------
• ↑ (направление силы)
• ↓ (направление движения электронов)
• ----------------------
• - (отрицательная пластина)
• ----------------------

Таким образом, смещение электронного пучка составит примерно 2,48 мкм, а направление силы будет направлено вверх.