een elektron in een veld

lisa stelde deze vraag op 26 november 2007 om 17:49.

Een elektron doorloopt een potentiaalverschil van 500kV door een elektrisch veld. Bereken de kinetische energie van het elektron als de beginsnelheid te verwaarlozen is.

ik dacht: U= dEpot/Q en dus Epot= 500 000 . 1.6 x 10¨-19. = 1.8x10¨-14J

 en dat moet volgens mij de kinetische energie op het einde zijn.

 Nu zit ik met het volgende probleem: als ik dan de snelheid bereken uit die kinetische energie dan krijg ik 4.1x10¨8m/s, terwijl dit sneller is dan het licht. Lijkt me nogal vrij onlogisch dus. maw: waar ben ik in de fout gegaan?

 

xlisa

Reacties

Jaap op 26 november 2007 om 19:07

Dag Lisa,
Voor de kinetische energie op het eind geldt inderdaad Ek=|q×ΔV|=1,60×10-19×500×103.
(Daarna lijk je een rekenfout te maken; ik vind Ek=8,00×10-14 J. Maar dat is niet waar het je om gaat.)
Volgens de klassieke natuurkunde leidt dit tot v=4,2×108 m/s, en zoals je opmerkt klopt daar iets niet.
Bij een zo grote energie klopt de klassieke formule Ek=½×m×v² niet meer.
Volgens de speciale relativiteitstheorie van Einstein moeten we bij een zo grote energie rekenen met  Ek=m0×c²×{1/√(1-v²/c²)-1} met m0 is de rustmassa van het elektron (9,11×10-31 kg), v is de snelheid van het elektron en c is de lichtsnelheid in vacuüm.
De klassieke formule Ek=½×m×v² is eigenlijk een benadering die alleen geldt voor "lage" snelheden kleiner dan circa 5% van de lichtsnelheid.
Bij hogere snelheden komt de toeneming van Ek niet alleen meer tot uitdrukking in een grotere snelheid, maar ook in een toeneming van de massa van het elektron.
Met Ek=m0×c²×{1/√(1-v²/c²)-1} vinden we v=2,59×108 m/s (86% van de lichtsnelheid).
Bij deze snelheid is de massa van het elektron 1,98 maal zo groot als de rustmassa.
Groeten, Jaap Koole

lisa op 26 november 2007 om 19:31
ok dankjewel, mijn uitkomst van kinetische energie is dus toch juist! Alleen ken ik nog niet genoeg van natuurkunde om daar de snelheid uit te halen.
Jaap op 26 november 2007 om 19:38

Dag Lisa,
Wil je ook de snelheid berekenen? Dat kan wel, stap voor stap met de genoemde formule...
In de oorspronkelijk opgave staat niet dat je v moet berekenen...
Groeten, Jaap Koole

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft dertig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)