Вопрос школьника
Однородное электрическое поле напряженностью E создано в металле и в вакууме. Одинаковое ли расстояние пройдет за одно и то же время электрон в том и другом случаях? Начальная скорость электрона равна нулю.
Ответ от учителя
Для ответа на данный вопрос необходимо рассмотреть движение электрона в металле и в вакууме под действием однородного электрического поля.
В металле электроны свободно движутся внутри кристаллической решетки, подобно свободным электронам в проводнике. При наличии электрического поля электроны начинают двигаться в направлении поля, при этом они сталкиваются с атомами кристаллической решетки, что приводит к их рассеянию и замедлению скорости. Таким образом, электрон в металле будет двигаться медленнее, чем в вакууме.
В вакууме электрон свободно движется без препятствий, под действием электрического поля. При этом его скорость будет увеличиваться с течением времени, пока не достигнет предельной скорости, определяемой формулой:
v = E*t/m
где v — скорость электрона, E — напряженность электрического поля, t — время движения, m — масса электрона.
Таким образом, расстояние, пройденное электроном в металле и в вакууме за одно и то же время, будет различным. В металле электрон будет двигаться медленнее и пройдет меньшее расстояние, чем в вакууме.
