Inzicht in de concepten

* potentiaalverschil (spanning): Een potentieel verschil (spanning) is het verschil in elektrische potentiële energie per lading van eenheid tussen twee punten. Wanneer een geladen deeltje door een potentieel verschil beweegt, wint het of verliest het kinetische energie.

* Work-Energy Stelling: Het werk dat op een object is gedaan, is gelijk aan de verandering in zijn kinetische energie. In dit geval is het werk dat op het proton wordt gedaan door het elektrische veld gelijk aan de potentiële energie die het verliest.

* lading van een proton: De lading van een proton is +1.602 x 10⁻¹⁹ Coulombs (C).

Berekening

1. Potentieel energieverlies:

De potentiële energie die door het proton verloren is, is gelijk aan het product van zijn lading en het potentiële verschil:

Δpe =q * Δv =(1.602 x 10⁻¹⁹ c) * (25000 v) =4 x 10⁻¹⁵ j

2. Kinetische energiewinst:

Volgens de stelling van de werk-energie is de verloren potentiële verloren energie gelijk aan de verkregen kinetische energie:

Δke =Δpe =4 x 10⁻¹⁵ j

3. Eindkinetische energie:

Omdat het proton begint bij rust, is de initiële kinetische energie nul. Daarom is de uiteindelijke kinetische energie:

Ke_final =4 x 10⁻¹⁵ j

4. Eindsnelheid:

De kinetische energie is gerelateerd aan de massa (m) en snelheid (v) van het proton door:

Ke_final =(1/2) * m * v²

Oplost voor de laatste snelheid, krijgen we:

v =√ (2 * ke_final / m)

De massa van een proton is 1.672 x 10⁻²⁷ kg. De waarden aansluiten:

v =√ (2 * 4 x 10⁻¹⁵ j / 1.672 x 10⁻²⁷ kg) ≈ 2.19 x 10⁷ m / s

resultaat

Het proton krijgt een snelheid van ongeveer 2,19 x 10⁷ m/s Na een potentieel verschil van 25.000 volt te hebben gevallen.