Электрон влетает посередине в пространство между пластинами плоского конденсатора параллельно им со скоростью 1,0·103 км/с. При каком наименьшем напряжении электрон не вылетит из конденсатора, если длина конденсатора 5,0 см, расстояние между пластинами 1,0 см ?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для того чтобы определить наименьшее напряжение, при котором электрон не вылетит из конденсатора, мы можем использовать закон сохранения энергии.

Изначальная кинетическая энергия электрона:
KE = 0.5 m v^2

Потенциальная энергия электрона в электрическом поле конденсатора:
PE = q * U

Где q - заряд электрона, m - его масса, v - скорость электрона, U - напряжение конденсатора.

Из закона сохранения энергии:
KE = PE
0.5 m v^2 = q * U

Подставим известные значения:
m = 9.1110^-31 кг (масса электрона)
v = 1.010^3 м/с = 1.010^5 см/с
q = 1.610^-19 Кл (заряд электрона)
U - искомое напряжение

Теперь учтем, что напряжение в конденсаторе равно разности потенциалов между пластинами:
U = Ed, где E - напряженность поля, d - расстояние между пластинами.

Напряженность поля в конденсаторе:
E = U/d

Таким образом:
0.5 m v^2 = q U
0.5 9.1110^-31 (1.010^5)^2 = 1.610^-19 * U

Искомое напряжение U:
U = (0.5 9.1110^-31 (1.010^5)^2) / (1.6*10^-19)

U ≈ 2.0 В

Итак, наименьшее напряжение, при котором электрон не вылетит из конденсатора, составляет 2.0 В.