Задача по физике Пучок электронов, разогнанных напряжением U1=5,0 кВ, влетает в плоский конденсатор посередине между пластинами и параллельно им. Длина конденсатора l=10 см, расстояние между пластинами d=10 мм. При каком наименьшем напряжении U2 на конденсаторе электроны не будут вылетать из него?
Составить чертеж

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для того чтобы электроны не вылетали из конденсатора, необходимо, чтобы кинетическая энергия электронов не превышала работу выхода с поверхности пластин.

Кинетическая энергия электрона:
K = e * U1

Работа выхода:
W = e * U2

Где:
e - заряд электрона
U1 - начальное напряжение
U2 - конечное напряжение

Так как электроны влетают в плоский конденсатор посередине между пластинами, то можно использовать формулу для энергии электрона в электрическом поле:

K = e U1 = e d U2 / (2 l)

Учитывая, что d = 10 мм = 0,01 м и l = 10 см = 0,1 м, подставим известные значения и найдем U2:

5 10^3 = 1.6 10^-19 0.01 U2 / (2 * 0.1)

U2 = (5 10^3 2 0.1) / (1.6 10^-19 0.01) = 0.625 10^22 В = 6,25 * 10^21 В

Таким образом, наименьшее напряжение U2 на конденсаторе, при котором электроны будут оставаться внутри, составляет 6,25 * 10^21 В.