Πόσο καιρό είναι το ηλεκτρόνιο στην επιτάχυνση της περιοχής;
Για να απαντήσουμε σε αυτό, χρειαζόμαστε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση:
* Ποιο είναι το πεδίο επιτάχυνσης; Είναι ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο, ένα μαγνητικό πεδίο ή κάτι άλλο;
* Ποια είναι η αρχική ταχύτητα του ηλεκτρονίου; Είναι σε ηρεμία ή ήδη κινείται;
* Ποια είναι η τελική ταχύτητα του ηλεκτρονίου; Γνωρίζουμε πόσο γρήγορα πηγαίνει όταν αφήνει την επιταχυνόμενη περιοχή;
Εδώ είναι πώς να προσεγγίσετε το πρόβλημα, υποθέτοντας ένα ενιαίο ηλεκτρικό πεδίο:
1. Βρείτε την επιτάχυνση: Η επιτάχυνση ενός ηλεκτρονίου σε ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο δίνεται από:
* a =ee/m
* Πού:
* 'e' είναι η φόρτιση ενός ηλεκτρονίου (1,602 x 10^-19 c)
* 'E' είναι η αντοχή του ηλεκτρικού πεδίου (n/c)
* Το M 'είναι η μάζα ενός ηλεκτρονίου (9.11 x 10^-31 kg)
2. Υπολογίστε την ώρα: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακόλουθη κινηματική εξίσωση για να βρούμε το χρόνο «t» το ηλεκτρόνιο ξοδεύει στην περιοχή επιτάχυνσης:
* v_f =v_i + at
* Πού:
* Το V_F είναι η τελική ταχύτητα
* Το V_I είναι η αρχική ταχύτητα
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι το ηλεκτρόνιο ξεκινά από την ηρεμία (V_I =0) και επιταχύνεται σε τελική ταχύτητα 10^7 m/s σε ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο 10^5 n/c.
1. Υπολογίστε την επιτάχυνση:
* a =(1,602 x 10^-19 c) * (10^5 n / c) / (9,11 x 10^-31 kg)
* A ≈ 1,76 x 10^16 m/s2
2. Υπολογίστε την ώρα:
* 10^7 m/s =0 + (1,76 x 10^16 m/s2) * t
* T ≈ 5.68 x 10^-10 s
Ως εκ τούτου, το ηλεκτρόνιο θα ξοδεύει περίπου 5,68 x 10^-10 δευτερόλεπτα στην περιοχή επιτάχυνσης.
Θυμηθείτε: Αυτό είναι ένα απλοποιημένο παράδειγμα. Για πιο πολύπλοκες καταστάσεις, ίσως χρειαστεί να εξετάσετε τη γεωμετρία του πεδίου επιτάχυνσης, την παρουσία άλλων δυνάμεων ή τις σχετικιστικές επιδράσεις εάν το ηλεκτρόνιο ταξιδεύει σε σημαντικό κλάσμα της ταχύτητας του φωτός.
