Какое напряжение между двумя точками электрического поля, если электрон, перемещаясь между ними, приобрел скорость 2000 км/с?

Пожалуйста, решите эту задачу и объясните, что означает каждая буква в формулах.

Физика 11 класс Электрическое поле и напряжение напряжение электрическое поле электрон скорость физика 11 класс формулы решение задачи объяснение терминов Новый

Для решения данной задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии, который гласит, что изменение кинетической энергии электрона равно работе, совершенной электрическим полем над ним. Мы можем записать это уравнение следующим образом:

1. Формула для кинетической энергии:

Кинетическая энергия (КЭ) электрона рассчитывается по формуле:

КЭ = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса электрона (примерно 9.11 * 10^(-31) кг),
• v - скорость электрона (в нашем случае 2000 км/с, что равно 2000 * 10^3 м/с).

2. Работа электрического поля:

Работа (A), совершенная электрическим полем при перемещении заряда q на расстояние d, рассчитывается по формуле:

A = U * q

где:

• U - напряжение между двумя точками электрического поля,
• q - заряд электрона (примерно -1.6 * 10^(-19) Кл).

Согласно закону сохранения энергии, мы можем записать:

КЭ = A

Теперь подставим формулы в это уравнение:

(m * v^2) / 2 = U * q

Теперь выразим напряжение U:

U = (m * v^2) / (2 * q)

Теперь подставим известные значения:

• m = 9.11 * 10^(-31) кг,
• v = 2000 * 10^3 м/с,
• q = 1.6 * 10^(-19) Кл (берем модуль заряда, так как напряжение – это скалярная величина).

Сначала вычислим v^2:

v^2 = (2000 * 10^3)^2 = 4 * 10^{12} м^2/с^2.

Теперь подставим все значения в формулу для U:

U = (9.11 * 10^(-31) * 4 * 10^{12}) / (2 * 1.6 * 10^(-19))

Теперь посчитаем числитель:

9.11 * 10^(-31) * 4 * 10^{12} = 3.644 * 10^(-18) Дж.

Теперь посчитаем знаменатель:

2 * 1.6 * 10^(-19) = 3.2 * 10^(-19) Дж.

Теперь подставим значения в формулу для U:

U = (3.644 * 10^(-18)) / (3.2 * 10^(-19))

Теперь делим:

U ≈ 11.4 В.

Ответ: Напряжение между двумя точками электрического поля составляет примерно 11.4 В.