Какова разность потенциалов между начальной и конечной точками пути, если скорость электрона изменяется от 200 км/с

Предмет вопроса: Разность потенциалов в электростатике

Разъяснение: Разность потенциалов (V) - это физическая величина, которая характеризует работу, которую совершает электрическое поле при перемещении заряда между двумя точками. Она измеряется в вольтах (В). В задаче нам нужно найти разность потенциалов между начальной и конечной точками пути, при условии, что скорость электрона изменяется от 200 км/с до 10000 км/с.

Для решения задачи нам понадобятся следующие данные:
- Начальная скорость электрона: v1 = 200 км/с
- Конечная скорость электрона: v2 = 10000 км/с

Решение:
1. Необходимо перевести скорости из км/с в м/с, так как в системе СИ используется метрическая система.
Используем формулу: 1 км/с = 1000 м/с.
Таким образом, v1 = 200 км/с * 1000 м/с = 200 000 м/с и v2 = 10000 км/с * 1000 м/с = 10 000 000 м/с.

2. Пользуясь известной формулой разности потенциалов, можем записать:
ΔV = V2 - V1,
где ΔV - разность потенциалов, V1 - начальный потенциал, V2 - конечный потенциал.

3. Зная, что разность потенциалов равна работе, которую выполняет электрическое поле на перемещение заряда, можем воспользоваться формулой для кинетической энергии:
ΔV = ΔW / q,
где q - заряд электрона.

4. Заряд электрона в системе СИ равен q = 1,6 * 10^-19 Кл.

5. Теперь можем выразить ΔW:
ΔW = q * ΔV.

6. Так как ΔW - это изменение кинетической энергии электрона, мы можем записать:
ΔW = (1/2) * m * (v2^2 - v1^2),
где m - масса электрона, v1 - начальная скорость электрона, v2 - конечная скорость электрона.

7. Масса электрона в системе СИ равна m = 9,11 * 10^-31 кг.

8. Подставляем все значения в выражение ΔW = q * ΔV:
q * ΔV = (1/2) * m * (v2^2 - v1^2),
ΔV = (1/2) * m/q * (v2^2 - v1^2).

9. Подставляем числовые значения:
ΔV = (1/2) * (9,11 * 10^-31 кг) / (1,6 * 10^-19 Кл) * ( (10 000 000 м/с)^2 - (200 000 м/с)^2 ).

10. Проводя вычисления, получаем:
ΔV ≈ 5,013 В.

Совет: Чтобы лучше понять концепцию разности потенциалов, полезно представить ее как высоту, на которую поднимается заряд в электрическом поле. Если разность потенциалов положительная, это значит, что работа совершается полем над зарядом. Если разность потенциалов отрицательная, работа совершается зарядом над полем.

Упражнение: По известным значениям начальной и конечной скорости электрона, а также заряда электрона, найдите разность потенциалов между начальной и конечной точками, если q = 1,6 * 10^-19 Кл, v1 = 30000 м/с и v2 = 5000 м/с.