2. В плоский конденсатор длиной L α пластинами d = = = 5 см влетает электрон под углом 15° к пластинам. Энергия электрона W 2,4 10-16 Дж. Расстояние между 1 см. Определите разность потенциалов между пластинами кон- денсатора О, при которой электрон на выходе из конденсатора будет двигаться параллельно пластинам. Заряд электрона qe = 1,6·10-19 Кл.

Ответ: 500 В

• Шаг 1: Определим начальную скорость электрона: \[W = \frac{1}{2}mv^2 \Rightarrow v = \sqrt{\frac{2W}{m}}\] Масса электрона \(m = 9.1 \cdot 10^{-31}\) кг, тогда: \[v = \sqrt{\frac{2 \cdot 2.4 \cdot 10^{-16}}{9.1 \cdot 10^{-31}}} \approx 7.26 \cdot 10^7 м/с\]
• Шаг 2: Определим вертикальную составляющую скорости электрона: \[v_y = v \cdot sin(\alpha) = 7.26 \cdot 10^7 м/с \cdot sin(15°) \approx 1.88 \cdot 10^7 м/с\]
• Шаг 3: Определим время движения электрона в конденсаторе: \[t = \frac{L}{v_x} = \frac{L}{v \cdot cos(\alpha)} = \frac{0.05 м}{7.26 \cdot 10^7 м/с \cdot cos(15°)} \approx 6.9 \cdot 10^{-10} с\]
• Шаг 4: Определим ускорение электрона, необходимое для изменения вертикальной скорости до нуля: \[a = \frac{v_y}{t} = \frac{1.88 \cdot 10^7 м/с}{6.9 \cdot 10^{-10} с} \approx 2.72 \cdot 10^{16} м/с^2\]
• Шаг 5: Определим силу, действующую на электрон: \[F = ma = 9.1 \cdot 10^{-31} кг \cdot 2.72 \cdot 10^{16} м/с^2 \approx 2.47 \cdot 10^{-14} Н\]
• Шаг 6: Определим напряженность электрического поля: \[E = \frac{F}{q_e} = \frac{2.47 \cdot 10^{-14} Н}{1.6 \cdot 10^{-19} Кл} \approx 1.54 \cdot 10^5 В/м\]
• Шаг 7: Определим разность потенциалов между пластинами конденсатора: \[U = Ed = 1.54 \cdot 10^5 В/м \cdot 0.01 м = 1540 В\]

Ответ: 1540 В