Задача на электростатику (10 класс), пожалуйста подробненько опишите каждый символ и формулу, буду благодарен, награда соответствующая, задание: «Какую скорость должен иметь в бесконечности электрон (qo=1,60*10^-19 Кл и mo=9,10*10^-31 кг), чтобы долететь до заряженной сферы радиусом r=10,0см и с зарядом Q=1,20нКл?»

Вопрос школьника по предмету Физика

Задача на электростатику (10 класс), пожалуйста подробненько опишите каждый символ и формулу, буду благодарен, награда соответствующая, задание:
«Какую скорость должен иметь в бесконечности электрон (qo=1,60*10^-19 Кл и mo=9,10*10^-31 кг), чтобы долететь до заряженной сферы радиусом r=10,0см и с зарядом Q=1,20нКл?»

Ответ учителя по предмету Физика

Находим потенциал на поверхности сферы.

Радиус сферы 

r = 10 см = 0,10 м

Заряд, распределенный по сфере:

Q=1,2 нКл = 1,2*10⁻⁹ Кл

Потенциал сферы:

φ=k*Q/r (здесь k = 9*10⁹ Н*м²/Кл² — коэффициент пропорциональности)

Найдем потенциал сферы:

φ = 9*10⁹*1,2*10⁻⁹ / 0,10 =108 В

Потенциал бесконечности равен нулю.

Тогда разность потенциалов по модулю:

Δφ = φ -0 = 108 В

Работа поля:

А=Δφ*e = 108*1,6*10⁻¹⁹ Дж

Кинетическая энергия электрона:

E=m*V²/2 — здесь m — масса электрона

Скорость электрона:

V=√ ( 2*E/m)

По закону сохранения энергии E=A

Тогда:

V=√ (2*108*1,6*10⁻¹⁹ / 9,1*10⁻³¹)  ≈ 6*10⁶ м/с  или 6 000 км/с