Av Kevin Beck | Uppdaterad 30 augusti 2022
Elektroner är en av de tre grundläggande byggstenarna för atomer, tillsammans med protoner och neutroner. Varje elektron har en massa på 9×10⁻³¹kg och har en negativ elementarladdning på 1,6×10⁻¹⁹C. När en elektron går in i ett elektriskt fält accelererar fältets potentialskillnad det ungefär som gravitationen accelererar en projektil.
I klassisk mekanik är kinetisk energi ½mv². För laddade partiklar i ett elektriskt fält är det arbete som utförs av fältet lika med den erhållna kinetiska energin:
q V = ½ m v²
Här, m =9×10⁻³¹kg och q =1,6 x 10''''C.
Spänning är den elektriska potentialskillnaden mellan två punkter i fältet. En elektron (negativ laddning) rör sig från låg till hög potential (mot den positiva elektroden) och får kinetisk energi proportionell mot spänningsfallet.
Om du arrangerar om energiekvationen får du hastigheten:
v = √(2 q V / m)
Till exempel, om elektronen accelererar över en potentialskillnad på 100V:
v = √(2 × 1.6 × 10⁻¹⁹ C × 100 V / 9 × 10⁻³¹ kg) =6×10⁶m/s.
Således driver ett 100-voltsfält en elektron till ungefär sex miljoner meter per sekund – ungefär 2 % av ljusets hastighet. Att känna till detta förhållande är viktigt för att designa elektronmikroskop, partikelacceleratorer och många andra tillämpningar inom fysik och ingenjörsvetenskap.
