ООЧЧЕЕННЬЬЬ СРОООЧЧНООООБезконечна площина заряджена негативно з поверхневою густиною заряду σ= 35,4 нКл/м2
. Вздовж
силової лінії електричного поля, створеного площиною, летить електрон. Визначити мінімальну
відстань lmin, на яку може наблизитись протон до площини, якщо на відстані l0 = 5 cм його
кінетична енергія становила Т = 80 еВ
Answers & Comments
Ответ: 5,03 мкм
Объяснение: За відомою формулою електричного поля плоскої зарядженої пластини:
E = σ / (2ε₀)
де σ - поверхнева густина заряду, ε₀ - електрична стала. Підставляючи вираз для σ і значення електричної сталої ε₀, отримуємо:
E = 1 / (2ε₀) * σ = 1 / (2 * 8.85 * 10^-12) * 35.4 * 10^-9 = 1.99 * 10^3 В/м
Для електрона, що летить вздовж силової лінії поля, електричне поле не здійснює роботу, тому його кінетична енергія зберігається. За законом збереження енергії можна записати:
qE * l0 = Т + (qE * lmin)
де q - заряд електрона, E - електричне поле, l0 - відстань, на яку електрон може наблизитись до площини з нульовою кінетичною енергією, lmin - мінімальна відстань, на яку електрон може наблизитись до площини без удару, Т - кінетична енергія електрона на відстані l0.
Підставляючи відомі значення, отримуємо:
-1.6 * 10^-19 Кл * 1.99 * 10^3 В/м * 0.05 м = 80 * 1.6 * 10^-19 Кл + (-1.6 * 10^-19 Кл * 1.99 * 10^3 В/м * lmin)
Розв'язуючи відносно lmin, маємо:
lmin = (1.6 * 10^-19 Кл * 1.99 * 10^3 В/м * 0.05 м - 80 * 1.6 * 10^-19 Кл) / (1.6 * 10^-19 Кл * 1.99 * 10^3 В/м) = 5.03 * 10^-6 м = 5.03 мкм
Отже, мінімальна відстань, на яку може наблизитись електрон до площини без удару, дорівнює 5.03 мкм.