Дано:
- Напряжение, с которым разгоняется электрон: U0 = 5 кВ = 5000 В
- Длина конденсатора: L = 10 см = 0.1 м
- Расстояние между пластинами: d = 1 см = 0.01 м
- Заряд электрона: e = 1.6 * 10^(-19) Кл
- Масса электрона: m = 9.11 * 10^(-31) кг
Найти:
- Напряжение U между пластинами, при котором электрон не вылетит из конденсатора.
Решение:
1. Находим начальную кинетическую энергию электрона после разгона:
Кинетическая энергия K = e * U0
K = (1.6 * 10^(-19) Кл) * (5000 В) = 8.0 * 10^(-16) Дж.
2. Эта энергия будет преобразована в работу, которую совершает электрическое поле при движении электрона в конденсаторе. Работа W = e * U, где U - напряжение между пластинами.
3. Электрон не вылетит из конденсатора, если работа электрического поля будет равна или больше кинетической энергии электрона:
e * U = K.
Подставим выражения:
1.6 * 10^(-19) * U = 8.0 * 10^(-16).
4. Теперь выразим U:
U = 8.0 * 10^(-16) / (1.6 * 10^(-19)).
5. Выполним деление:
U = 5.0 * 10^(3) В = 5000 В.
Ответ:
Напряжение U между пластинами, при котором электрон не вылетит из конденсатора, составляет 5000 В.