Какое будет окончательная скорость электрона, если внешнее электрическое поле совершает работу 0,26 мэВ

Тема вопроса: Ускорение электрона в электрическом поле

Описание:
Когда электрон находится во внешнем электрическом поле, на него действует электрическая сила. Данная сила может ускорять или замедлять электрон, в зависимости от ее направления и напряженности поля.

Работа, совершаемая внешним электрическим полем для ускорения электрона, может быть вычислена с использованием формулы:

\[W = qV\]

где \(W\) - работа, \(q\) - заряд электрона, \(V\) - напряжение.

В случае, если мы знаем работу \(W\) и заряд электрона \(q\), мы можем найти напряжение \(V\) с использованием следующей формулы:

\[V = \frac{W}{q}\]

Скорость электрона можно выразить через напряжение \(V\) с использованием формулы:

\[v = \sqrt{2qV/m}\]

где \(v\) - скорость электрона, \(m\) - его масса.

Например:
Пусть работа, совершаемая внешним электрическим полем для ускорения электрона, равна 0,26 мэВ (\(W = 0,26 \times 10^{-3}\) эВ) и заряд электрона составляет \(q = 1,6 \times 10^{-19}\) Кл. Атомная масса электрона \(m = 9,1 \times 10^{-31}\) кг.

Найдем напряжение \(V\):
\[V = \frac{W}{q} = \frac{0,26 \times 10^{-3}}{1,6 \times 10^{-19}} = 1,625 \times 10^{16}\] В

Теперь, найдем окончательную скорость электрона:
\[v = \sqrt{\frac{2qV}{m}} = \sqrt{\frac{2 \times 1,6 \times 10^{-19} \times 1,625 \times 10^{16}}{9,1 \times 10^{-31}}} \approx 1,09 \times 10^6\] м/с

Таким образом, окончательная скорость электрона составляет приблизительно 1,09 миллиона метров в секунду.

Совет:
Чтобы лучше понять процесс ускорения электрона в электрическом поле, можно провести аналогию с ускорением объекта при падении под воздействием силы тяжести. Рассмотрите аналогию между работой, совершаемой электрическим полем, и потенциальной энергией, связанной с высотой объекта.

Практика:
Дан электрон с начальной скоростью 2 м/с и массой \(9,1 \times 10^{-31}\) кг. Ему приложено внешнее электрическое поле, совершающее работу 0,5 мВ. Какое будет окончательная скорость электрона?