Поток электронов, пройдя ускоряющую разность потенциалов 5кВ, влетает в середину между двумя плоскими металлическими пластинами, параллельно им. Какое минимальное напряжение нужно приложить к пластинам, чтобы электроны не вылетели из них? Длина пластин 5см, расстояние между ними 1 см. Помогите пожалуйста, 20 баллов дам.
Ответы
Ответ: 25000 В
Объяснение:
Для того чтобы определить минимальное напряжение, необходимое для удержания электронов между пластинами, мы должны использовать понятие потенциальной энергии электрона, а также уравновешивание этой энергии с работой, которую необходимо выполнить для перемещения электрона против поля.
Потенциальная энергия электрона в электрическом поле между пластинами может быть выражена как:
U = eV,
где e - заряд электрона, V - разность потенциалов между пластинами.
Работа, необходимая для перемещения электрона против поля между пластинами, равна:
W = eEd,
где E - интенсивность электрического поля между пластинами, d - расстояние между пластинами.
Условие, при котором электрон не вылетит из поля между пластинами, состоит в том, что потенциальная энергия электрона должна быть больше или равна работе, необходимой для перемещения электрона против поля. То есть,
eV ≥ eEd
Расстояние между пластинами d = 1 см = 0,01 м
Длина пластин L = 5 см = 0,05 м
Ускоряющее напряжение V1 = 5 кВ = 5000 В
Интенсивность поля между пластинами:
E = V1 / d = 5000 В / 0.01 м = 5x10^5 В/м
Тогда минимальное напряжение V, необходимое для удержания электронов между пластинами:
V = EdL = (5x10^5 В/м) x (0.05 м) = 25000 В
Таким образом, чтобы электроны не вылетели из поля между пластинами, необходимо приложить напряжение не менее 25000 В.