Når en proton oprindeligt i hvile falder gennem en P.D på 25000V. Hvilken hastighed får den?

forståelse af koncepterne

* potentiel forskel (spænding): En potentiel forskel (spænding) er forskellen i elektrisk potentiel energi pr. Enhedsafgift mellem to punkter. Når en ladet partikel bevæger sig gennem en potentiel forskel, får den eller mister kinetisk energi.

* Arbejdsenergi-sætning: Arbejdet på et objekt svarer til ændringen i dens kinetiske energi. I dette tilfælde er det arbejde, der er udført på protonen ved det elektriske felt, lig med den potentielle energi, det mister.

* Gebyr for en proton: Gebyret for en proton er +1,602 x 10⁻¹⁹ Coulombs (c).

Beregning

1. Potentielt energitab:

Den potentielle energi, der er mistet af protonen, er lig med produktet af dens ladning og potentialforskellen:

Δpe =q * Δv =(1.602 x 10⁻¹⁹ c) * (25000 V) =4 x 10⁻¹⁵ J

2. kinetisk energiforøgelse:

I henhold til arbejdsenergi-sætningen er den potentielle energi, der er tabt, lig med den kinetiske energi, der er opnået:

ΔKe =Δpe =4 x 10⁻¹⁵ J

3. endelig kinetisk energi:

Da protonen starter fra hvile, er dens oprindelige kinetiske energi nul. Derfor er dens sidste kinetiske energi:

Ke_final =4 x 10⁻¹⁵ j

4. Endelig hastighed:

Den kinetiske energi er relateret til massen (M) og hastighed (V) på protonen af:

Ke_final =(1/2) * M * V²

Løsning for den endelige hastighed, vi får:

v =√ (2 * ke_final / m)

Massen af en proton er 1.672 x 10⁻²⁷ kg. Tilslutning af værdierne:

V =√ (2 * 4 x 10⁻¹⁵ J / 1.672 x 10⁻²⁷ kg) ≈ 2,19 x 10⁷ m / s

resultat

Protonen får en hastighed på cirka 2,19 x 10⁷ m/s Efter at have faldet gennem en potentiel forskel på 25.000 volt.