
Egy vákuumcsőben az ábrán látható módon $v_{\mathrm{e}}=4\cdot 10^7\ \mathrm{\displaystyle\frac{m}{s}}$ sebességű elektronok lépnek be egy töltött kondenzátor elektromos terébe. A kondenzátorra $1,5\ \mathrm{kV}$ feszültséget kapcsolunk. A lemezek távolsága $6\ \mathrm{cm}$, szélessége $8\ \mathrm{cm}.$
($m_{\mathrm{e}}=9,1\cdot 10^{-31}\ \mathrm{kg},$ $e=-1,6\cdot 10^{-19}\ \mathrm{C},$ a gravitáció hatása elhanyagolható.)
a) Számítsa ki, mennyi ideig tartózkodik egy elektron a kondenzátor lemezei között!
$\mathit{\Delta} t=2\cdot 10^{-9}\ \mathrm{s}$
Adatok:
$v_{\mathrm{e}}=4\cdot 10^7\ \mathrm{\displaystyle \frac{m}{s}}$
$U=1,5\ \mathrm{kV}$
$L=8\ \mathrm{cm}$
$D=6\ \mathrm{cm}$
$m_{\mathrm{e}}=9,1\cdot 10^{-31}\ \mathrm{kg}$
$e=-1,6\cdot 10^{-19}\ \mathrm{C}$
a) Az elektron áthaladási idejének meghatározása:
2 pont
(bontható)
$$\mathit{\Delta} t=\frac{L}{v_{\mathrm{e}}}$$
$$\mathit{\Delta} t=2\cdot 10^{-9}\ \mathrm{s}$$
(képlet + számítás, 1 + 1 pont)
b) Határozza meg a kondenzátor lemezei között az elektronokra ható erő nagyságát!
$F=4\cdot 10^{-15}\ \mathrm{N}$
b) Az elektronra ható erő meghatározása:
5 pont
(bontható)
$$F=q\cdot \frac{U}{D}$$
$$F=1,6\cdot 10^{-19}\frac{\! 1500}{\ \ \ 6\cdot 10^{-2}}\ \mathrm{N}$$
$$F=4\cdot 10^{-15}\ \mathrm{N}$$
(képlet + megfelelő adatok behelyettesítése + számolás, 2 + 2 + 1 pont)
c) Mekkora lesz az elektronok függőleges eltérülése a kondenzátoron való áthaladásuk végére?
$\mathit{\Delta} x=8,8\ \mathrm{mm}$
c) A függőleges mozgás egyenletének felírása és a függőleges elmozdulás kiszámítása:
5 pont
(bontható)
$$\mathit{\Delta} x=\frac{1}{2}\frac{F}{m_{\mathrm{e}}}\cdot \mathit{\Delta} t^2$$
$$\mathit{\Delta} x=\frac{1}{2}\cdot \frac{4\cdot 10^{-15}}{9,1\cdot 10^{-31}}\cdot 4\cdot 10^{-18}$$
$$\mathit{\Delta} x=8,8\ \mathrm{mm}$$
(képlet + megfelelő adatok behelyettesítése + számolás, 2 + 2 + 1 pont)
Összesen: 12 pont