Электрон в электрическом поле

Движение электрона в электрическом поле является одним из важнейших для электротехники физических процессов. Разберемся как это происходит в вакууме. Сначала рассмотрим пример движения электрона от катода к аноду в однородном электрическом поле.

На приведенном ниже рисунке изображена ситуация, когда электрон покидает отрицательный электрод (катод) с пренебрежимо малой начальной скоростью (стремящейся к нулю), и попадает в однородное электрическое поле, присутствующее между двумя электродами.

К электродам приложено постоянное напряжение U, а электрическое поле обладает соответствующей напряженностью E. Расстояние между электродами равно d. В данном случае на электрон со стороны поля будет действовать сила F, пропорциональная заряду электрона и напряженности поля:

Поскольку электрон обладает отрицательным зарядом, то эта сила будет направлена против вектора E напряженности поля. Соответственно электрон будет в данном направлении электрическим полем ускоряться.

Ускорение a, которое испытывает электрон, пропорционально величине действующей на него силы F и обратно пропорционально массе электрона m. Поскольку поле однородно, ускорение для данной картины можно выразить так:

В этой формуле отношение заряда электрона к его массе есть удельный заряд электрона — величина, являющаяся физической константой:

Итак, электрон находится в ускоряющем электрическом поле, ибо направление начальной скорости v0 совпадает с направлением силы F со стороны поля, и электрон движется поэтому равноускоренно. Если никаких препятствий нет, то он пройдет путь d между электродами и попадет на анод (положительный электрод) с некой скоростью v. В момент когда электрон достигнет анода, его кинетическая энергия будет соответственно равна:

Поскольку на всем пути d электрон ускорялся силами электрического поля, то данную кинетическую энергию он приобрел в результате работы, которую совершила сила, действующая со стороны поля. Эта работа равна:

Тогда кинетическая энергия, которую приобрел электрон двигаясь в поле, может быть найдена следующим образом:

То есть это есть ни что иное, как работа сил поля по ускорению электрона между точками с разностью потенциалов U.

В подобных ситуациях для выражения энергии электрона удобно использовать такую единицу измерения как «электронвольт», равную энергии электрона при напряжении в 1 вольт. А поскольку заряд электрона является константой, то и 1 электронвольт — также постоянная величина:

Из предыдущей формулы можно легко определить скорость электрона в любой точке на его пути при движении в ускоряющем электрическом поле, зная лишь разность потенциалов которую он прошел ускоряясь:

Как мы видим, скорость электрона в ускоряющем поле зависит лишь от разности потенциалов U между конечной и стартовой точками его пути.

Представим, что электрон начал движение от катода с пренебрежимо малой скоростью, а напряжение между катодом и анодом равно 400 вольт. В этом случае в момент достижения анода его скорость будет равна:

Тут же легко можно определить время, за которое электрон пройдет расстояние d между электродами. При равноускоренном движении из состояния покоя средняя скорость находится как половина конечной скорости, тогда время ускоренного полета в электрическом поле будет равно:

Теперь рассмотрим пример когда электрон движется в тормозящем однородном электрическом поле. То есть поле направлено как и прежде, но электрон начинает двигаться наоборот — от анода к катоду.

Предположим что электрон покинул анод с какой-то начальной скоростью v и изначально стал двигаться в направлении катода. В этом случае сила F, действующая на электрон со стороны электрического поля, будет направлена против вектора электрической напряженности Е — от катода к аноду.

Она станет уменьшать начальную скорость электрона, то есть поле будет замедлять электрон. Значит электрон в данных условиях станет двигаться равномерно равнозамедленно. Ситуация описывается так: «электрон движется в тормозящем электрическом поле».

От анода электрон начал двигаться с отличной от нуля кинетической энергией, которая при торможении начинает уменьшаться, поскольку энергия теперь расходуется на преодоление силы, действующей со стороны поля навстречу электрону.

Если начальная кинетическая энергия электрона, когда он покинул анод, сразу была больше энергии, которую необходимо затратить полю на ускорение электрона при движении от катода к аноду (как в первом примере), то электрон пройдет расстояние d и в итоге все же достигнет катода несмотря на торможение.

Если же начальная кинетическая энергия электрона меньше данной критической величины, то электрон не достигнет катода. В определенный момент он остановится, затем начнет равноускоренное движение обратно — к аноду. В итоге поле вернет ему энергию, которая израсходовалась в процессе торможения.

А что если электрон влетает на скорости v0 в область действия электрического поля под прямым углом? Очевидно, сила со стороны поля в этой области направлена для электрона от катода к аноду, то есть против вектора напряженности электрического поля E.

Значит электрон теперь имеет две составляющие движения: первая — со скоростью v0 перпендикулярно полю, вторая — равноускоренно под действием силы со стороны поля, направленной к аноду.

Получается, что влетев в область действия поля, электрон движется по параболической траектории. Но вылетев за пределы области действия поля, электрон продолжит равномерное движение по инерции по прямолинейной траектории.

Видео:Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии электрического поля. 10 класс.Скачать

Контрольное тестирование по теме: «Электрическое поле»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Видео:Правило рук 👋 КАК ЛЕГКО определять НАПРАВЛЕНИЕ ЛИНИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ??Скачать

Коммуникативный педагогический тренинг: способы взаимодействия с разными категориями учащихся

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Депобразования и молодежи Югры

бюджетное учреждение профессионального образования

Ханты-Мансийского автономного округа – Югры

«Мегионский политехнический колледж»

(БУ «Мегионский политехнический колледж»)

Контрольное тестирование по теме: «Электрическое поле»

Специальность 21.02.01 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

Форма обучения: очная

Контрольное тестирование по теме: «Электрическое поле»

ВЫБЕРИТЕ ОДИН ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ

1. Электрическое поле — это

А) физическая величина, характеризующая способность тел к электрическим взаимодействиям,

Б) вид материи, главное свойство которого — действие на заряды с некоторой силой,

В) физическая величина, характеризующая силу, действу­ющую на заряд в данной точке,

Г) физическая величина, характеризующая работу по пере­мещению заряда.

2. Единицей измерения заряда является

А) фарада (Ф), В) кулон (Кл), Б) вольт (В), Г) ньютон/кулон (Н/Кл).

3. Сила взаимодействия двух точечных зарядов вычисляется по формуле

4. Масса тела, получившего положительный заряд

А) не изменится, Б) увеличится. В) уменьшится.

5. Вектор напряженности, созданной двумя зарядами в точ­ке С, направлен

А) вправо; Б) влево; В) вверх; Г) вниз.

6. Вектор силы, действующей на электрон в точке С, на­правлен

А) вправо; Б) влево; В) вверх; Г) вниз.

7. Расстояние между зарядами увеличили. Сила взаимодей­ствия между ними

А) увеличится. Б) уменьшится. В) не изменится.

8. Работа по перемещению заряда минимальна между точ­ками

А) 1 – 2; Б) 1 – 3; В) 1 – 4; Г) 1 – 5.

9. В электрическое поле влетает протон. Он движется по траектории

10. Протон в электрическом поле движется (см. рис. к зада­нию 9)

А) равномерно. Б) ускоренно. В) замедленно.

11. Вблизи отрицательного заряда находится проводник. При разделении проводника на 2 части его заряды рас­пределились так, как показано на рисунке

12. Для увеличения емкости конденсаторы соединяют

А) последовательно. Б) параллельно.

13. Сила, действующая на заряд 10 — 7 Кл в электрическом поле с напряженностью

2 • 10 2 Н/Кл, равна ___ Н.

14. Энергия конденсатора емкостью 5 мкФ и напряжением на обкладках 200 В

15. Два точечных заряда +6 q и -2 q взаимодействуют с силой 0,3 Н. Заряды соединили и развели на прежнее расстояние. Сила взаимодействия стала равна ___ Н.

ВЫБЕРИТЕ О Д ИН ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ

1. Электрический заряд — это

А) физическая величина, характеризующая способность тел к электрическим взаимодействиям,

Б) вид материи, главное свойство которого — действие на заряды с некоторой силой,

В) физическая величина, характеризующая силу, действу­ющую на заряд,

Г) физическая величина, характеризующая работу по пере­мещению заряда.

2. Единицей измерения напряженности является

А) фарада (Ф), Б) кулон (Кл), В) вольт (В), Г) ньютон/кулон (Н/Кл).

3. Работа по перемещению заряда вычисляется по формуле

4. Вектор напряженности, созданной двумя зарядами в точ­ке С, направлен

А) вправо; Б) влево; В) вверх; Г) вниз.

5. Вектор силы, действующей на протон в точке С, направ­лен

6. С увеличением расстояния между пластинами конденса­тора его емкость

А) увеличится . Б) уменьшится . В) не изменится.

7. Работа по перемещению заряда максимальна между точ­ками

А) 1 – 2; Б) 1 – 3; В) 1 – 4; Г) 1 – 5.

8. В электрическое поле влетает нейтрон. Он движется по траектории

9. Нейтрон в электрическом поле движется (см. рис. к зада­нию 8)

А) равномерно . Б) ускоренно . В) замедленно.

10. Вблизи положительного заряда находится диэлектрик. При разделении диэлектрика на 2 части его заряды распределились так, как показано на рисунке

11. Заряды +2 q и -3 q слили. Образовался заряд __.

12. Сила 0,02 мН действует на заряд 10 — 7 Кл. Напряжен­ность электрического поля равна __ Н/Кл.

13. Два заряда по 3 • 10 — 9 Кл каждый взаимодействуют на расстоянии 0,09 м. Сила взаимодействия равна ___ Н.

14. Энергия заряженного конденсатора 2 Дж, напряжение на его обкладках 200 В. Заряд конденсатора равен ___ Кл.

15. Два заряда +8 q и -4 q взаимодействуют с силой 0,2 Н в вакууме. Заряды соединили и развели на прежнее расстояние. Сила взаимодействия стала равна __ Н.

ВЫБЕРИТЕ О Д ИН ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ

1. Напряженность электрического поля — это

А) физическая величина, характеризу ю щая способность тел к электрическим взаимодействиям,

Б) вид материи, главное свойство которого — действие на за­ряды некоторой силой,

В) физическая величина, характеризующая силу, действу ющую на заряд,

Г) физическая величина, характеризующая работу по пере­мещению заряда.

2. Единицей измерения напряжения является

А) фарада (Ф), Б) кулон (Кл), В) вольт (В), Г) ньютон/кулон (Н/Кл).

3. Сила, действующая на заряд, вычисляется по формуле,

4. Масса тела, получившего отрицательный заряд

А) не изменится, Б) увеличится . В) уменьшится.

5. Вектор напряженности, созданной в точке С двумя заря­дами, направлен

А) вправо; Б) влево; В) вверх; Г) вниз.

6. Вектор силы, действующей на электрон в точке С, на­правлен

А)вверх, Б)вниз, В)вправо, Г) влево.

7. Расстояние между зарядами уменьшили. Сила взаимо­действия между ними

А) увеличилась . Б) уменьшилась . В) не изменилась.

8. Напряжение равно нулю между точками

9. Электрон движется в электрическом поле по траектории 1В

10. Электрон в электрическом поле движется (см. рис. к за данию 9)

А) равномерно, В) ускоренно . В) замедленно.

11. Вблизи положительного заряда находится проводник. При разделении проводника на 2 части его заряды распределились так, как показано на рисунке

12. Заряд конденсатора емкостью 2 мкФ и напряжением на обкладках 100 В равен __ Кл.

13. Два заряда по 1,2 • 10 — 9 Кл каждый взаимодействуют в вакууме с силой

1,44 • 10 — 5 Н. Расстояние между зарядами рав­но __м.

14. Напряжение на обкладках конденсатора 200 В, его энер­гия 0,1 Д ж. Емкость конденсатора равна ___Ф.

15. Два точечных заряда -6 q и +2 q взаимодействуют с си­лой 0,3 Н в вакууме. Заряды соединили и развели на прежнее расстояние. Сила взаимодействия стала равна ___ Н.

1. Напряжение—это физическая величина, характеризую щая

А) способность тел к электрическим взаимодействиям, Б) силу, действующую на заряд, В) работу по перемещению заряда.

2. Единицей измерения электрической емкости является

А) фарада (Ф), В) кулон (Кл),

Б) вольт (В), Г) ньютон/кулон (Н/Кл).

3. Напряженность электрического поля в данной точке вы­числяется по формуле

4. Вектор напряженности, созданной двумя зарядами в точ­ке С, направлен

А) вправо; Б) влево; В) вверх; Г) вниз.

5. Вектор силы, действующей на протон в точке С, направ­лен

А) вправо; Б) влево; В) вверх; Г) вниз.

6. С увеличением площади пластин конденсатора его ем­кость

А) увеличивается . Б) уменьшается . В) не изменяется.

7. Напряжение максимальное между точками

А) 1 – 2; Б) 1 – 3; В) 1 – 4; Г) 1 – 5.

8. В электрическое поле влетает электро н . Он движется по траектории

9. Электрон в электрическом поле движется (см. рис. к заданию 8)

А) равномерно . Б) ускоренно . В) замедленно.

10. Вблизи отрицательного заряда находится диэлектрик. При разделении диэлектрика на 2 части его заряды рас пределились так, как показано на рисунке

11. Заряд -2 q слили с зарядом +5 q . Образовался заряд __ .

12. Емкость конденсатора с зарядом 2 • 10 — 4 Кл и напряже­нием в пластинах

100 В равна ___ Ф.

13. Два заряда по 3 • 10 — 9 Кл каждый взаимодействуют в ва­кууме с силой

10 — 5 Н. Расстояние между зарядами равно __ м.

14. Емкость конденсатора 2 мкФ, напряжение на обкладках 100 В. Энергия конденсатора равна __ Дж.

15. Два заряда -8 q и +4 q взаимодействуют в вакууме с си­лой 0,2 Н. Заряды соединили и развели на прежнее расстоя­ние. Сила взаимодействия стала равна __ Н.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 943 человека из 80 регионов

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

• Курс добавлен 23.11.2021
• Сейчас обучается 54 человека из 26 регионов

Курс повышения квалификации

Авторская разработка онлайн-курса

• Курс добавлен 02.12.2021
• Сейчас обучается 78 человек из 37 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Видео:Урок 276. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном полеСкачать

Дистанционные курсы для педагогов

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 503 198 материалов в базе

Материал подходит для УМК

«Физика. Базовый и профильный уровни», Тихомирова С.А., Яворский Б.М.

Глава 10. Электростатика

Другие материалы

• 19.05.2018
• 689
• 0

• 19.05.2018
• 1313
• 5

• 18.05.2018
• 379
• 2

• 18.05.2018
• 3955
• 30

• 18.05.2018
• 284
• 0

• 18.05.2018
• 637
• 1

• 11.05.2018
• 691
• 4

• 01.05.2018
• 2430
• 14

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Добавить в избранное

• 19.05.2018 9487
• DOCX 1.5 мбайт
• 43 скачивания
• Рейтинг: 5 из 5
• Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Магомедов Абдул Маграмович. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

• На сайте: 6 лет и 11 месяцев
• Подписчики: 62
• Всего просмотров: 2083241
• Всего материалов: 1523

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Видео:Урок 218. Напряженность электрического поляСкачать

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Орловские школы переведут на дистанционное обучение с 24 января

Время чтения: 1 минута

В Петербурге введут новые COVID-ограничения для несовершеннолетних

Время чтения: 2 минуты

В Госдуме предложили доплачивать учителям за работу в классах, где выявлен ковид

Время чтения: 1 минута

Большинство российских школьников недовольны качеством питания в столовых

Время чтения: 1 минута

Новые курсы: педагогический дизайн, ФГОС третьего поколения, управление школой и другие направления подготовки

Время чтения: 14 минут

Рособрнадзор заявил о возможности переноса сроков проведения досрочного периода ГИА

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Видео:НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ суперпозиция полейСкачать

Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор силы, действующей на электрон вблизи бесконечного прямого проводника с током

Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор силы, действующей на электрон вблизи бесконечного прямого проводника с током? Ответ запишите словом (словами).

По правилу Буравчика определим направление магнитной индукции и далее по правилу левой руки определим направление силы Лоренца, учитывая отрицательный заряд электрона. Вектор $B↖$ от наблюдателя, а сила — вверх.

💥 Видео

Физика - Магнитное полеСкачать

Закон КулонаСкачать

Урок 232. Электрон-вольт. Потенциал поля точечного зарядаСкачать

Как проецировать вектор сил на оси | ЕГЭ Физика | Николай Ньютон. ТехноскулСкачать

Сила ЭЛЕКТРОНА - в его отсутствии. ЭЛЕКТРОНА НЕ СУЩЕСТВУЕТ! // Часть 1Скачать

Движение электронов в магнитном поле - Сила ЛоренцаСкачать

Электрическое поле. Откуда берется ток.Скачать

Крайон. Создай пространство счастья и успеха вокруг себя. 10 важнейших уроков. Артур Лиман.Скачать

Урок 114. Работа. Теорема о кинетической энергииСкачать

Урок 177 (осн). Действие магнитного поля на проводник с токомСкачать

Урок 278. Задачи на силу Лоренца - 1Скачать

Урок 214. Закон Кулона (продолжение)Скачать

Урок 221. Решение комбинированных задачСкачать

Урок 226. Плоский конденсаторСкачать

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ за 24 минуты. ЕГЭ Физика. Николай Ньютон. ТехноскулСкачать