3. При какой напряженности однородного электростатического поля электрон движется с ускорением g = 9,8 м/с²?

Пошаговое решение:

Сила, действующая на электрон в однородном электростатическом поле, равна:

F = q * E

где:

• F — сила
• q — заряд электрона (-e, где e ≈ 1.6 * 10⁻¹⁹ Кл)
• E — напряженность электрического поля (неизвестно)

Согласно второму закону Ньютона, эта сила также равна:

F = m * a

где:

• m — масса электрона (приблизительно 9.11 * 10⁻³¹ кг)
• a — ускорение (g = 9.8 м/с²)

Приравниваем оба выражения для силы:

q * E = m * a

E = (m * a) / q

Подставляем значения (обратите внимание, что заряд электрона отрицательный, но сила поля, действующая на него, направлена в сторону поля, если оно создает ускорение, противоположное направлению силы тяжести. В данной задаче ускорение g означает именно величину ускорения, а не силу тяжести. Поэтому мы используем абсолютное значение заряда для расчета напряженности поля).

E = (9.11 * 10⁻³¹ кг * 9.8 м/с²) / (1.6 * 10⁻¹⁹ Кл)

E = (8.9278 * 10⁻³⁰) / (1.6 * 10⁻¹⁹)

E ≈ 5.58 * 10⁻¹¹ Н/Кл

Ответ: Напряженность однородного электростатического поля, при которой электрон движется с ускорением 9,8 м/с², составляет приблизительно 5.58 * 10⁻¹¹ Н/Кл.