Ποια είναι η ταχύτητα που βιώνει ένα ηλεκτρόνιο σε ηλεκτρικό πεδίο;
1. Ηλεκτρική δύναμη πεδίου (e): Ένα ισχυρότερο ηλεκτρικό πεδίο ασκεί μεγαλύτερη δύναμη στο ηλεκτρόνιο, οδηγώντας σε υψηλότερη επιτάχυνση και τελικά υψηλότερη ταχύτητα.
2. Αρχική ταχύτητα (V₀): Εάν το ηλεκτρόνιο ξεκινήσει από την ανάπαυση, η αρχική ταχύτητά του είναι μηδενική. Ωστόσο, εάν έχει ήδη μια αρχική ταχύτητα, αυτό θα συμβάλει στην τελική ταχύτητά της.
3. Ώρα (t): Όσο περισσότερο το ηλεκτρόνιο εκτίθεται στο ηλεκτρικό πεδίο, τόσο περισσότερο χρόνο πρέπει να επιταχύνει και να κερδίσει ταχύτητα.
4. Μάζα ηλεκτρονίων (m): Η μάζα του ηλεκτρονίου καθορίζει πόσο αντιστέκεται στην επιτάχυνση. Ένα βαρύτερο αντικείμενο θα επιταχύνει λιγότερο για την ίδια δύναμη.
Εδώ μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα:
* Δύναμη στο ηλεκτρόνιο (f): F =QE, όπου το «Q» είναι η φόρτιση του ηλεκτρονίου (1,602 x 10⁻ ⁹ coulombs) και το 'e' είναι η αντοχή του ηλεκτρικού πεδίου.
* Επιτάχυνση του ηλεκτρονίου (a): a =f/m, όπου 'm' είναι η μάζα του ηλεκτρονίου (9,109 x 10⁻³¹ kg).
* Τελική ταχύτητα (v): v =v₀ + at, όπου το 'v₀' είναι η αρχική ταχύτητα και το 't' είναι ο χρόνος που δαπανάται στο ηλεκτρικό πεδίο.
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* ταχύτητα μετατόπισης: Σε υλικά όπως οι αγωγοί, τα ηλεκτρόνια κινούνται τυχαία λόγω της θερμικής ενέργειας. Το ηλεκτρικό πεδίο επιβάλλει μια μέση ταχύτητα μετατόπισης στην κορυφή αυτής της τυχαίας κίνησης. Αυτή η ταχύτητα μετατόπισης είναι συνήθως πολύ μικρότερη από τις ταχύτητες που επιτυγχάνονται σε κενό.
* συγκρούσεις: Σε πραγματικά υλικά, τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με άτομα, τα οποία επιβραδύνουν την επιτάχυνση τους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η τελική ταχύτητα σε ένα υλικό είναι συνήθως χαμηλότερη από ό, τι θα υπολογίζατε μόνο στο ηλεκτρικό πεδίο.
Συνοπτικά: Η ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου σε ένα ηλεκτρικό πεδίο εξαρτάται από τη δύναμη του πεδίου, την αρχική ταχύτητά του, τον χρόνο που περνάει στον τομέα και τη μάζα του. Η πραγματική ταχύτητα που επιτυγχάνεται μπορεί να επηρεαστεί σημαντικά από συγκρούσεις με άλλα σωματίδια στο υλικό.
