Какова скорость электрона, прилетающего к аноду двухэлектродной электронной лампы (диода), если начальная скорость
Какова скорость электрона, прилетающего к аноду двухэлектродной электронной лампы (диода), если начальная скорость электрона (вблизи катода) равна нулю и анодное напряжение U равно 180 В? Учтите, что заряд электрона e равен 1.6 * 10^-19 Кл, а его масса m(e) равна 9.1 * 10^-31 кг.
02.12.2024 22:12
Пояснение: При движении электронного заряда в электрическом поле анода происходит преобразование электрической энергии в кинетическую энергию. Для нахождения скорости электрона вблизи анода можно воспользоваться законом сохранения энергии.
1. Распишем закон сохранения энергии в данной задаче:
Начальная энергия электрона (кинетическая) равна нулю, поскольку его начальная скорость равна нулю. Изначально электрон находится у катода.
Конечная энергия электрона (кинетическая) равна кинетической энергии вблизи анода.
2. Выразим начальную кинетическую энергию электрона:
Начальная кинетическая энергия равна 0 дж.
3. Выразим конечную кинетическую энергию электрона:
Конечная кинетическая энергия может быть вычислена по формуле: K = (1/2) * m * v^2, где K - кинетическая энергия, m - масса электрона, v - скорость электрона.
4. Запишем формулу для конечной кинетической энергии электрона:
K = (1/2) * m(e) * v^2.
5. Подставим известные значения в формулу:
U = K / e, где U - анодное напряжение, e - заряд электрона.
Тогда K = U * e.
6. Подставим значения для анодного напряжения U и заряда электрона e:
K = 180 * 1.6 * 10^-19.
7. Решим уравнение для конечной кинетической энергии:
180 * 1.6 * 10^-19 = (1/2) * 9.1 * 10^-31 * v^2.
Упростим и решим уравнение для v^2.
8. Выразим скорость электрона:
v = √((2 * 180 * 1.6 * 10^-19) / (9.1 * 10^-31)).
9. Подставим значения и рассчитаем скорость электрона:
v ≈ 5.92 * 10^6 м/с.
Совет: Понимание основных понятий электроники и умение применять законы сохранения энергии в расчетах поможет в решении данной задачи. Также необходимо учесть и правильно подставить все известные значения в соответствующие формулы.
Закрепляющее упражнение: Найдите скорость электрона вблизи анода, если анодное напряжение равно 120 В. Заряд электрона и масса электрона остаются без изменений.