Какая скорость электронов при их влете в пространство между пластинами, если узкий пучок электронов в вакууме создаёт
Какая скорость электронов при их влете в пространство между пластинами, если узкий пучок электронов в вакууме создаёт светящееся пятно на флуоресцентном экране, удаленном от края пластин на расстояние l = 15 см, а при подаче напряжения U = 100 В светящееся пятно смещается на расстояние s = 21 мм? Расстояние между пластинами равно d = 36 мм, а длина пластин b = 6 см. Заряд электрона равен -1,6×10-19 Кл, а масса электрона - 9,1×10-31 кг. Ответ дайте в Мм/с, округлив до целых.
06.12.2023 04:06
Объяснение:
Для определения скорости электронов при их влете в пространство между пластинами воспользуемся следующими формулами:
1. Сила, действующая на электрон в электрическом поле:
F = e * E,
где F - сила, e - заряд электрона (e = -1,6×10-19 Кл), E - напряженность электрического поля.
2. Сила, действующая на электрон:
F = m * a,
где F - сила, m - масса электрона (m = 9,1×10-31 кг), a - ускорение электрона.
3. Ускорение электрона:
a = dv / dt,
где a - ускорение, dv - изменение скорости, dt - изменение времени.
4. Путь, пройденный электроном между пластинами:
s = v * t,
где s - путь, v - скорость электрона, t - время прохождения электрона.
Из условия задачи даны следующие величины:
l = 15 см (расстояние от края пластин до флуоресцентного экрана),
U = 100 В (напряжение),
s = 21 мм (путь, на который смещается светящееся пятно на экране),
d = 36 мм (расстояние между пластинами),
b = 6 см (длина пластин).
Установим соотношение между путь, время и скорость:
v = s / t.
Теперь найдем неизвестные величины. Поскольку путь s и время t связаны друг с другом, выразим время из одного уравнения и подставим его в другое:
t = l / v,
s = v * (b / d).
Подставляя найденное t во второе уравнение, получим:
s = v * (b / d),
v * (b / d) = s,
v = (s * d) / b.
Таким образом, скорость электронов при их влете в пространство между пластинами выражается следующей формулой:
v = (s * d) / b.
Пример:
В данной задаче нам известны значения: s = 21 мм, d = 36 мм, b = 6 см.
Подставим эти значения в формулу:
v = (21 * 36) / 6 = 126 мм/с.
Совет:
Для лучшего понимания темы, рекомендуется изучить основы электростатики и электрических полей. Также полезно ознакомиться с принципами работы электронной лучевой трубки и использования электрического поля для управления движением электронов.
Практика:
Пусть в задаче известны следующие значения: s = 15 мм, d = 30 мм, b = 4 см. Какова скорость электронов при их влете в пространство между пластинами? Ответ дайте в Мм/с, округлив до целых.
Разъяснение:
Для расчета скорости электронов в электрическом поле воспользуемся законом движения для заряда в электрическом поле. В данном случае, у нас есть разность потенциалов между пластинами, равная напряжению U. Воспользуемся формулой:
v = √(2eU/m)
где v - скорость электрона, e - заряд электрона, U - напряжение между пластинами, m - масса электрона.
В данной задаче, мы можем воспользоваться данной формулой для расчета скорости электронов. Подставим известные значения в формулу:
v = √(2 * (-1,6×10^-19 Кл) * 100 В / (9,1×10^-31 кг))
Проведя вычисления, получаем:
v ≈ 2,19 * 10^7 м/с
Округляем полученное значение до целых:
v ≈ 22 000 000 м/с ≈ 22 000 км/с ≈ 22 Мм/с
Таким образом, скорость электронов при их влете в пространство между пластинами составляет около 22 Мм/с.
Совет:
Для лучшего понимания данной задачи, рекомендуется ознакомиться с основными понятиями электростатики, электрического поля и законами движения заряда в электрическом поле.
Дополнительное задание:
Установлено, что при подаче напряжения U = 200 В электроны пролетают расстояние s = 18 мм за время t = 0,1 с. Определите скорость электронов в этом пространстве между пластинами. Данные: Заряд электрона -1,6×10^-19 Кл, масса электрона 9,1×10^-31 кг. Ответ дайте в м/с, округлив до целых.