Электрон полностью затормаживается при прохождении поля с разностью потенциалов 20 кВ. какой была кинетическая...

Кинетическая энергия электрона можно найти, используя формулу для работы, совершаемой над зарядом в электрическом поле:

W = q * ΔV

Где W - работа, q - заряд электрона (приблизительно 1.6 10^-19 Кл), ΔV - разность потенциалов (20 кВ = 20 10^3 В).

Так как электрон затормозился полностью, работа, совершенная над ним, равна его кинетической энергии:

W = 1.6 10^-19 Кл 20 10^3 В = 3.2 10^-15 Дж

Таким образом, кинетическая энергия электрона была равна 3.2 * 10^-15 Дж.

Чтобы определить кинетическую энергию электрона, необходимо использовать понятие работы электрического поля и закон сохранения энергии. Когда электрон полностью затормаживается в электрическом поле, его кинетическая энергия преобразуется в работу против электрического поля.

Электрическое поле, характеризуемое разностью потенциалов ( V = 20 ) кВ (что эквивалентно ( 20,000 ) Вольт), выполняет работу, равную изменению кинетической энергии электрона. Кинетическая энергия электрона до его замедления равна работе, которую совершает поле, чтобы полностью остановить электрон.

Формула для работы, совершаемой электрическим полем над зарядом, выглядит следующим образом:

[ W = q \times V ]

где:

• ( W ) — работа (и, соответственно, начальная кинетическая энергия электрона),
• ( q ) — заряд электрона (( q = 1.6 \times 10^{-19} ) Кл),
• ( V ) — разность потенциалов (в данном случае ( 20,000 ) В).

Подставляя значения в формулу, получаем:

[ W = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \times 20,000 \, \text{В} = 3.2 \times 10^{-15} \, \text{Дж} ]

Таким образом, начальная кинетическая энергия электрона равна ( 3.2 \times 10^{-15} ) джоулей.

Однако, в физике элементарных частиц чаще используют электронвольты (эВ) для выражения энергии. 1 электронвольт — это энергия, которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов в 1 вольт, что равно ( 1.6 \times 10^{-19} ) джоулей. Следовательно, чтобы перевести энергию из джоулей в электронвольты, используем соотношение:

[ 1 \, \text{Дж} = \frac{1}{1.6 \times 10^{-19}} \, \text{эВ} ]

Таким образом, энергия в электронвольтах будет:

[ 3.2 \times 10^{-15} \, \text{Дж} \times \frac{1}{1.6 \times 10^{-19} \, \text{Дж/эВ}} = 20,000 \, \text{эВ} = 20 \, \text{кэВ} ]

Таким образом, кинетическая энергия электрона до торможения в поле с разностью потенциалов 20 кВ была 20 кэВ.