Question

У вакуумному діоді електрон підлітає до анода, маючи швидкість 9 Мм/с. Яка напруга між катодом і анодом? Заряд електрона 1,6*10^-19 Кл, маса електрона 9,1*10^-31 кг. Відповідь заокруглити до цілого і вписати тільки число.

Answer 1

Для знаходження напруги (U) між катодом і анодом у вакуумному діоді можна використовувати рівняння для кінетичної енергії електрона:

K.E. = q * U

де K.E. - кінетична енергія, q - заряд електрона, U - напруга.

Ми знаємо, що заряд електрона (q) дорівнює 1,6 * 10^-19 Кл, а швидкість електрона (v) дорівнює 9 мм/с, що дорівнює 0,009 м/с.

Спершу переведемо швидкість в метри за секунду:
v = 0,009 м/с

Тепер ми можемо обчислити кінетичну енергію електрона:
K.E. = (1/2) * m * v^2
K.E = (1/2) * (9,1 * 10^-31 кг) * (0,009 м/с)^2

Після цього, ми можемо знайти напругу:
U = K.E / q
U = ((1/2) * (9,1 * 10^-31 кг) * (0,009 м/с)^2) / (1,6 * 10^-19 Кл)

Обчислімо це значення:

U ≈ 0.0029 В

Отже, напруга між катодом і анодом у вакуумному діоді дорівнює приблизно 0.0029 В, а заокруглена відповідь - 0 В.

Answer 2

Щоб знайти напругу між катодом і анодом у вакуумному діоді, використовуючи дані про швидкість і заряд електрона, ми можемо скористатися рівнянням енергії для зарядженої частинки, яка рухається в електричному полі:

Електрична енергія (Е) = Кінетична енергія (К) + Потенціальна енергія (П)

Кінетична енергія електрона може бути обчислена за формулою:

К = (1/2) * m * v^2,

де: m - маса електрона (9,1 * 10^-31 кг), v - швидкість електрона (9 мм/с = 0,009 м/с).

Потенціальна енергія електрона при переміщенні між катодом і анодом залежить від напруги (U) між ними та заряду електрона (q), і може бути обчислена за формулою:

П = q * U.

За даними у завданні, заряд електрона q = 1,6 * 10^-19 Кл.

За збереженням енергії, електрична енергія електрона на початку руху має дорівнювати електричній енергії на кінці руху. Тобто:

К = П.

Отже, ми можемо записати:

(1/2) * m * v^2 = q * U.

Підставимо значення m, v, та q у це рівняння:

(1/2) * (9,1 * 10^-31 кг) * (0,009 м/с)^2 = (1,6 * 10^-19 Кл) * U.

Тепер обчислимо напругу U:

U = [(1/2) * (9,1 * 10^-31 кг) * (0,009 м/с)^2] / (1,6 * 10^-19 Кл).

U ≈ 2,05 * 10^4 В.

Отже, напруга між катодом і анодом в цьому вакуумному діоді дорівнює близько 2,05 * 10^4 В. Округлимо це число до цілого:

Напруга між катодом і анодом становить близько 20500 В (вольт).