Яку прискорюючу різницю потенціалів має пройти електрон, щоби при ударі він зміг

Увага! Відповіді питання дають живі люди. Вони можуть містити хибну інформацію, помилки, а також відповіді можуть бути згенеровані нейромережами. Будьте уважні. Якщо ви впевнені, що відповідь неправильна, натисніть кнопку "Поскаржитися" під відповіддю.

Пояснення: E=e*U U=E/e=3,2*10^-18/1,6*10^-19=20 B

Відповідає нейромережа ChatGpt. Будьте уважні, відповіді нейромережі можуть містити хибні або вигадані дані.

Для нонізації атома необхідно, щоб енергія електрона була не меншою за енергію іонізації атома. Враховуючи закон збереження енергії для електрона в електричному полі, різниця потенціалів між точкою, де знаходиться електрон у початковий момент часу, і точкою, де знаходиться атом у кінцевий момент часу, повинна бути не меншою за енергію іонізації атома.

Таким чином, для нонізації атома неону, якщо його енергія іонізації дорівнює 3.2 x 10^18 Дж, необхідно, щоб електрон мав кінетичну енергію, що дорівнює цій енергії. Використовуючи формулу для кінетичної енергії електрона:

де K – кінетична енергія, m – маса електрона, v – швидкість електрона, можна розрахувати, яку прискорюючу різницю потенціалів повинен пройти електрон:

де e – заряд електрона, V – різниця потенціалів.

Таким чином, прискорююча різниця потенціалів повинна дорівнювати:

V = K/e = (3.2 x 10^18 Дж)/(1.6 x 10^-19 Кл) ≈ 2 x 10^19 В

Відповідь: Прискорююча різниця потенціалів, яку має пройти електрон для нонізації атома, дорівнює приблизно 2 x 10^19 Ст.

Якою має бути прискорююча різниця потенціалів для електрона?

Яку прискорюючу різницю потенціалів повинен пройти електрон, що спочатку спочиває, щоб його кінетична енергія стала в 10 разів більшою за його енергію спокою?

Завдання №11.5.29 із «Збірника завдань для підготовки до вступних іспитів з фізики УДНТУ»

Дано:

Розв'язання задачі:

Електричне поле здійснило деяку роботу і повідомило електрону кінетичну енергію, запишемо закон збереження енергії:

Тут \ (e \) - Модуль заряду електрона, рівний 1,6 · 10 -19 Кл.

Енергію спокою електрона \(E_0\) можна знайти за такою формулою:

У цій формулі \(m_0\) - маса спокою електрона, що дорівнює 9,1 · 10 -31 кг, \ (c \) - швидкість світла у вакуумі, що дорівнює 3 · 10 8 м / с.

За умови завдання сказано, що кінетична енергія електрона \(E_к\) стала в 10 разів більшою за його енергію спокою \(E_0\), тому враховуючи формулу (2), маємо:

У такому разі рівняння (1) набуде наступного вигляду:

Звідки різниця потенціалів (U), пройдена електроном, дорівнює:

Порахуємо чисельну відповідь:

Відповідь: 5119 кВ.

Якщо Ви не зрозуміли рішення і Ви маєте якесь питання або Ви знайшли помилку, то сміливо залишайте нижче коментар.

Різниця потенціалів

Найважливішим поняттям, що використовується в електриці, радіотехніці та в будь-якій іншій сфері, пов'язаній з електрикою, є різниця потенціалів між точками, або більш звична назва – електрична напруга. На вигляд просте поняття включає досить багато аспектів і тез.

Енергопотенціали в електричному полі

Сутність поняття потенційної різниці

Спочатку охарактеризуємо сам термін, що таке різницю потенціалів.Така різниця в потенціалах між двома точками, що знаходяться на деякій відстані (А і Б), є значення, прямо пропорційне проведеному дії середовища перенесення джерела електромагнітного фону зі знаком «+» з однієї точки в іншу і назад пропорційна величині самого джерела електромагнітного поля.

Як знайти різницю потенціалів, відображено формулою:

• φ1 – заряджена частинка у вихідному місці;
• φ2 – заряджена частинка у кінцевому місці;
• А1-2 - дія, витрачена на перенесення частки з початкового розташування до кінцевого розміщення;
• q – заряд, що у середовищі.

Потенційна різниця має власну одиницю виміру – вольт. Італійський фізіолог, військовий інженер і фізик А.Вольт займався цією проблематикою і виявив світові низку понять: різницю потенціалів та електричну напругу, назвавши одиницю виміру своїм прізвищем. За системою СІ характеристика 1 Вольт прямо пропорційна параметру 1 Джоуль і обернено пропорційна 1 Кулону.

Поведінка заряджених частинок

Струмопровідні матеріали при більш детальному розгляді складаються з ядер речовини, що щільно прилягають один до одного, не здатних самостійно пересуватися. Навколо цих ядер знаходяться дрібні частинки, що обертаються з величезною швидкістю та звані електронами. Їхня швидкість настільки велика, що вони здатні відриватися від своїх ядер і приєднуватися до інших і таким чином безперешкодно пересуватися матеріалом. Молекула чи частинка вважатиметься електрично нейтральною за умови, що чисельність електронів у молекулі відповідає рівню протонів у ядрі. Якщо ж забрати кілька вільно обертаються негативно заряджених частинок, то молекула буде всіляко прагнути відновити їх кількість.Утворюючи навколо себе позитивну область зі знаком «+», молекула буде прагнути притягнути себе недостатнє число негативно заряджених частинок. Від чисельності електронів і залежатиме прискорення і сила струму, з якою вони будуть притягуватися, і, відповідно, сила позитивного фону. Провівши зворотну операцію, додавши в молекулу зайвих електронів, отримаємо силу, яка намагається виштовхнути зайвий їх об'єм і, відповідно, утворює електричне поле, але вже зі знаком «-» – негативне середовище. Ця прискорююча різниця потенціалів змушує всі електрони рухатися в одному напрямку.

Силові поля заряджених частинок

Вивчивши це явище, французький фізик Шарль Огюстен Кулон запровадив фізичну величину, яка визначала здатність тіл бути джерелом ЕМ фону та брати участь у електромагнітній взаємодії. Така величина отримала назву електричний заряд з величиною виміру Кулон.

У результаті отримано два джерела ЕМ фону, одне з яких прагне віддати надлишок електронів, друге – притягнути електрони у достатній кількості. Кожен такий заряд має свою «силу». Вираз, який кількісно характеризував би його сутність, представлений ставленням:

і пропорційно енергетиці джерела поля, розміщеного у цій точці до цього заряду. Відповідно, цей показник характеризує роботу джерела електромагнітного поля та є енергетичною характеристикою області. Якщо є кілька заряджених частинок, то, спираючись на принцип суперпозиції, сумарна енергія області, що утворилася, дорівнює сумі полів зарядів, сформованих кожним окремо:

Поведінка зарядів в електричному полі

Невід'ємною частиною розрахунків є робота по переміщенню заряду в електричному середовищі. Спираючись на те, що на позитивне точкове джерело електромагнітного поля q в електричному полі з напруженістю Е діє сила:

на відрізку L відбувається дія, що дорівнює:

Одна з властивостей електростатичного поля розповідає про можливість знехтувати траєкторією руху заряду при виконанні роботи з переміщення між двома точками, а враховувати тільки початкову та кінцеву точку та величину джерела електромагнітного поля. Відповідно косинусом можна знехтувати:

оскільки дія А є мірою вимірювання енергії, та:

В результаті роботу знаходити досить легко:

Виходячи з формули, що визначає величину енергопотенціалу:

і сприймаючи роботу А як різницю енергій, доведено формулу потенційної різниці:

Викладений матеріал докладно розкриває такі терміни, як різниця потенціалів та потенціал. Детально розглянуто порядок виникнення заряджених частинок, електростатичного поля та їх поведінку стосовно один одного. Додатково розглянуто низку законів щодо основ електродинаміки.