Какое минимальное напряжение между пластинами конденсатора должно быть, чтобы электрон вылетел из него? Расстояние

Содержание вопроса: Минимальное напряжение для вылета электрона из конденсатора

Инструкция: Чтобы понять, какое минимальное напряжение должно быть между пластинами конденсатора для того, чтобы электрон вылетел из него, нам необходимо использовать формулу для электрического поля внутри плоского конденсатора.

Формула для расчета электрического поля E между пластинами конденсатора выглядит следующим образом: E = U / d, где U - напряжение между пластинами конденсатора, а d - расстояние между пластинами.

Если электрон должен вылететь из конденсатора, то сила, с которой электрон притягивается пластиной, должна быть равна силе центробежной, чтобы его удержать. То есть F = e * E, где e - заряд электрона.

Таким образом, для того, чтобы электрон вылетел из конденсатора, должно выполняться условие: e * E = m * a, где m - масса электрона, а a - ускорение электрона.

Ускорение можно представить в виде a = v^2 / r, где v - скорость электрона, r - радиус окружности, по которой движется электрон в конденсаторе. Радиус окружности можно выразить через расстояние между пластинами и угол, под которым разлетаются лучи электронов при выходе из конденсатора.

Зная, что v = 0 при вхождении электрона в конденсатор, можно рассчитать, что e * E * d = m * v^2 / r.

Выразив r из этого уравнения, получаем следующее выражение: r = (e * E * d * m) / v^2.

Теперь для вылета электрона из конденсатора, электрическое поле E должно быть достаточно сильным, чтобы радиус окружности r был больше 0. То есть E * d > 0.

Для примера, предположим, что e = 1.6 * 10^-19 Кл (заряд электрона), m = 9.1 * 10^-31 кг (масса электрона), d = 1 см = 0.01 м и v = 0. Тогда, подставив значения в выражение, получим: E * 0.01 > 0, что означает, что E должно быть больше 0.

Совет: Для лучшего понимания этой темы, рекомендуется изучить основы электростатики, включая понятия электрического поля, напряжения, заряда и силы.

Ещё задача: У вас есть конденсатор с расстоянием между пластинами 2 мм и электрическим потенциалом 200 В. Какое минимальное напряжение должно быть между пластинами конденсатора, чтобы электрон вылетел из него? (Предположите, что заряд электрона и его масса имеют стандартные значения)