概念を理解する
* 電位差(電圧): 電位差(電圧)は、2ポイント間の単位電荷あたりの電位エネルギーの差です。荷電粒子がポテンシャル差を通過すると、運動エネルギーを獲得または失います。
* ワークエネルギー定理: オブジェクトで行われた作業は、その運動エネルギーの変化に等しくなります。この場合、電界によってプロトンで行われた作業は、それが失うポテンシャルエネルギーに等しくなります。
* 陽子の電荷: 陽子の電荷は+1.602 x 10×Coulombs(c)です。
計算
1。ポテンシャルエネルギー損失:
プロトンによって失われたポテンシャルエネルギーは、その電荷とポテンシャル差の積に等しくなります。
Δpe=q *Δv=(1.602 x10⁻¹⁹C) *(25000 V)=4 x10⁻¹⁵J
2。運動エネルギーゲイン:
ワークエネルギー定理によると、失われたポテンシャルエネルギーは、得られた運動エネルギーに等しくなります。
Δke=Δpe=4 x 10×j
3。最終運動エネルギー:
陽子は安静から始まるので、その初期運動エネルギーはゼロです。したがって、その最終的な運動エネルギーは次のとおりです。
ke_final =4 x10⁻¹⁵J
4。最終速度:
運動エネルギーは、次の陽子の質量(m)と速度(v)に関連しています。
ke_final =(1/2) * m *v²
最終速度で解決すると、次のようになります。
v =√(2 * ke_final / m)
陽子の質量は1.672 x 10〜² kgです。 値のプラグ:
v =√(2 * 4 x10⁻¹⁵J / 1.672 x10⁻²⁷kg)≈2.19x10⁷m / s
結果
プロトンは、約 2.19 x10⁷m/s の速度を獲得します 25,000ボルトのポテンシャル差で落ちた後。