8 svar
1100 visningar
Oskartheonelund behöver inte mer hjälp
Oskartheonelund 20 – Fd. Medlem
Postad: 26 jan 2018 13:01 Redigerad: 26 jan 2018 13:15

Bevis med elektronkanon

Uppgiften lyder:

Elektroner åker genom accelerationsspänningen U1 i en elektronkanon och får då hastigheten v1→. Sedan kommer elektronerna in i avståndet mellan två metallplattor som har längden l och avståndet mellan plattorna d. Om spänningen U2 finns mellan plattorna får elektronerna, när de passerar, ett hastighetstillskott v2→, vinkelrätt mot v1→. Då avlänkas elektronstrålen med vinkeln α, och då gäller följande: tan α=v2v1                              

Visa att följande samband gäller:
 

tan α=U2·l2·U1·d 

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Jag antar att man ska visa att v2=U2·l och att v1=2·U1·d men jag vet inte hur (hittar inte kopplingen). 

 

 

 
 

Guggle 1364
Postad: 26 jan 2018 13:28 Redigerad: 26 jan 2018 13:54

Om vi börjar med v1 v_1 , hur stor energi får elektronen av accelerationsspänningen U1 U_1 ?

Detta ska vara lika med mv122 \frac{mv_1^2}{2} vilket ger dig v1 v_1 uttryckt i U1 U_1

Sedan till U2 U_2 och plattorna. Hur stor blir fältstyrkan mellan plattorna? Hur länge är elektronen mellan plattorna? Hur stor impuls får alltså elektronen av fältet och vad blir hastigheten v2 v_2 ?

RITA FIGUR om du inte redan gjort det!

Oskartheonelund 20 – Fd. Medlem
Postad: 26 jan 2018 14:29

Så v1=U1·e·2me (där e är elementarladdningen)

Fältstyrkan E=U2d=FQ 

Hur får man tiden mellan plattorna?

Impuls I=mv22-mv12=F·∆t

Är det här man ska få v2 ?

Guggle 1364
Postad: 26 jan 2018 14:46 Redigerad: 26 jan 2018 15:01

Så v1=U1·e·2me (där e är elementarladdningen)

Bra, fast du har glömt att skriva med roten-ur

Fältstyrkan E=U2d=FQ

Ja, det är korrekt, alltså är kraften F=U2de- F=\frac{U_2}{d}e^{\mathrm{-}}

Hur får man tiden mellan plattorna?

Det fungerar ungefär som med en kaströrelse, vi har en rörelse i "x-led" ( v1 v_1 )  och en i "y-led" ( v2 v_2 ). Elektronen accelereras i "y-led". Jämför med gravitationen i en kastbana. Eftersom hastigheten i "x-led" är konstant ges tiden mellan plattorna av Δt=L/v1 \Delta t=L/v_1

Impuls I=mv22-mv12=F·∆t

Är det här man ska få v2 ?

Ja, impulsen i "y-led" ger hastigheten v2 v_2 . Men hastigheterna ska inte kvadreras och tänk på att du redan har använt v1 v_1 . Från början är hastigheten i "y-led" 0. Alltså blir formeln Δp=mev2-0=F·Δt \Delta p=m_e v_2-0=F\cdot \Delta t . Kan du kombinera formlerna och få fram v2 v_2 ?

Edit: Om du tycker att det känns lite läskigt att räkna med impuls kan du istället använda formlerna för likformigt accelerad rörelse. Det fungerar precis som en kastparabel där g ersätts av den acceleration E-fältet ger elektronen under den tid elektronen befinner sig mellan plattorna. Det blir förvisso lite krångligare och mindre elegant, men kanske känns mer bekant.

Oskartheonelund 20 – Fd. Medlem
Postad: 26 jan 2018 15:30

Det fungerar ungefär som med en kaströrelse, vi har en rörelse i "x-led" (v1) och en i "y-led" (v2). Elektronen accelereras i "y-led". Jämför med gravitationen i en kastbana. Eftersom hastigheten i "x-led" är konstant ges tiden mellan plattorna av Δt=L/v1

Okej, men hur kommer du fram till att tiden ∆t=Lv1 ? Vilken formel använde du? Motsvarar L induktion?

Guggle 1364
Postad: 26 jan 2018 15:35 Redigerad: 26 jan 2018 15:43

Okej, men hur kommer du fram till att tiden ∆t=Lv1 ? Vilken formel använde du? Motsvarar L induktion?

Nej, sträckan är lika med hastigheten gånger tiden (s=vt) om v är konstant. Eftersom hastigheten i x-led är konstant (samma hela tiden elektronen är mellan plattorna) och sträckan elektronen färdas i x-led när den är mellan plattorna är L (jag använder stor bokstav för att du inte ska blanda ihop den med t.ex. Impulsen I. I din bild är det lilla l, sry om det förvirrade dig!) får vi s=vt⇔L=v1Δt⇔Δt=Lv1 s=vt\iff L=v_1\Delta t\iff \Delta t=\frac{L}{v_1}

Oskartheonelund 20 – Fd. Medlem
Postad: 26 jan 2018 18:27 Redigerad: 26 jan 2018 18:36

Okej tack verkligen!

Nu förstår jag hur man får v2=U2·e·lme·d·v1 och  v1=U1·e·2me

För att bevisa att tan α=U2·l2·U1·d 

ska man ska visa att v2=U2·l och att v1=2·U1·d (eftersom tan α=v2v1 )

Eller är det kanske bara förhållandet v2v1=U2·l2·U1·d=U2·e·lme·d·v1U1·e·2me som ska vara lika?

Försöker själv men 'roten ur' tecknet försvårar det för mig så det blir fel hela tiden. Hur ska jag tänka?

Guggle 1364
Postad: 27 jan 2018 02:32 Redigerad: 27 jan 2018 02:42

Ja, det är bara förhållandet som ska vara lika. "Knepet" är att inse att du får en v1 v_1 i kvadrat i nämnaren eftersom v2 v_2 också innehåller v1 v_1 . Om du sätter in v1 v_1 i uttrycket du fått fram får du rätt svar. För att vara extra tydlig kan man vänta med att sätta in uttrycket för v1 v_1 . Vi bildar kvoten v2v1 \frac{v_2}{v_1} med det v2 v_2 du fått fram

v2v1=U2elmedv1v1=U2elmedv12 \frac{v_2}{v_1}=\frac{\frac{U_2el}{m_edv_1}}{v_1}=\frac{U_2el}{m_edv_1^2}

Slutligen sätter vi in uttrycket för v12 v_1^2

v2v1=U2elmed2eU1me=U2l2U1d \frac{v_2}{v_1}=\frac{U_2el}{m_ed \frac{2eU_1}{m_e}}=\frac{U_2l}{2U_1d}

Är du med på det?

Oskartheonelund 20 – Fd. Medlem
Postad: 27 jan 2018 22:55

Naturligtvis! Det ska bli en kvadrat! Tack så väldigt mkt!

Svara
Close