Một tụ điện phẳng không khí có khoảng cách d = 1 cm, chiều dài bản tụ là l = 5 cm, hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 91 V. Một electron bay vào tụ điện theo phương song song với các bản với vận tốc ban đầu v 0 = 2 . 10 7 m / s và bay ra khỏi tụ điện. Bỏ qua trọng lực.
a. Viết phương trình quỹ đạo của electron.
b. Tính quãng đường electron đi được theo phương Ox khi nó ra khỏi tụ.
c. Tính vận tốc electron khi rời khỏi tụ.
d. Tính công của lực điện trường khi electron bay trong tụ.
Chọn gốc tọa độ O tại vị trí electron bắt đầu vào vùng điện trường, hệ tọa độ xoy có dạng như hình vẽ:
Thành phần Ox chuyển động thẳng đều: x = v 0 t
Thành phần Oy chuyển động nhanh dần đều: y = 1 2 a y t 2
Vậy phương trình quỹ đạo của elctron là: y = 1 2 a y x v 0 2
Lực điện trường tác dụng lên electron: F → = q E → = m a → → F x = m a x = 0 F y = m a y = F
a x = 0 a y = F m = q E m = q U m d → x = v 0 t = 2.10 7 t y = 1 2 a y x v 0 2 = 1 2 q U m d v 0 2 x 2 = 2 x 2
a. Vậy phương trình quỹ đạo có dạng: y = 1 2 a y x v 0 2 = 1 2 q U m d v 0 2 x 2 = 2 x 2
b. Tính quãng đường electron đi được theo phương Ox khi nó ra khỏi tụ.
Dựa theo thành phần nằm ngang Ox ta có: x = l = 5.10 − 2 m
c. Vận tốc electron khi rời khỏi tụ:
v x = v 0 v y = v 0 y + a y t → x = v 0 t → t = x v 0 v x = 2.10 7 v y = 0 + q U m d x v 0 = 0 , 4.10 7 → v = v x 2 + v y 2 = 2.10 7
d. Công của lực điện trường khi electron bay trong tụ.
Khi electron bay ra khỏi tụ thì nó đã đi được quãng đường theo phương Oy là: y = 2 x 2
→ x = l = 5.10 − 2 m y = 2 x 2 = 50.10 − 4 m = 5 m m
Công của lực điện trường: A = F . d . c o s F → , d → ⏟ y = F . y → A = q E y = q U d y = 7 , 28.10 − 18
