Электрон-вольт, единица энергии
Публикации по материалам Д. Джанколи. "Физика в двух томах" 1984 г. Том 2.
Электронвольт (электрон-вольт, электроновольт) — единица измерения электрической энергии, используемая в атомной и молекулярной физике.
Как мы увидим, джоуль оказывается слишком крупной единицей для измерения энергии электронов, атомов, молекул как в атомной и ядерной физике, так и в химии и молекулярной биологии. Здесь удобнее пользоваться единицей электрон-вольт (эВ). Один электрон-вольт равен энергии, которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов 1 В (вольт). Заряд электрона равен 1,6*10-19 Кл, и, поскольку изменение потенциальной энергии равно qV,
1 эВ = (1,6*10-19 Кл)(1,0 В) =1,6*10-19 Дж.
Электрон, ускоренный разностью потенциалов 1000 В, теряет потенциальную энергию 1000 эВ и приобретает кинетическую энергию 1000 эВ (или 1 кэВ). Если той же разностью потенциалов ускорить частицу с вдвое большим зарядом (2е = 3,2*10-19 Кл), ее энергия изменится на 2000 эВ.
Электрон-вольт - удобная единица для измерения энергии молекул и элементарных частиц, но он не принадлежит к системе СИ. Поэтому при расчетах следует переводить электрон-вольты в джоули, пользуясь приведенным выше коэффициентом.
Электрический потенциал уединенного точечного заряда
Электрический потенциал на расстоянии r от уединенного точечного заряда Q можно получить непосредственно из формулы (24.4).
Электрическое поле точечного заряда имеет напряженность
и направлено вдоль радиуса от заряда (или к заряду, если Q < 0). Возьмем интеграл вдоль прямой линии (рис. 24.4) от точки а на расстоянии rа от Q до точки b на расстоянии rb от Q. Тогда вектор dl параллелен Е и dl = dr.
Таким образом,
Как уже говорилось, физический смысл имеет лишь разность потенциалов. Поэтому мы вправе присвоить потенциалу в какой-либо точке произвольное значение. Принято считать потенциал равным нулю на бесконечности (например, Vb = 0 при rb = оо), и тогда электрический потенциал на расстоянии r от уединенного точечного заряда равен
Это электрический потенциал относительно бесконечности; он иногда называется «абсолютным потенциалом» уединенного точечного заряда. Обратим внимание на то, что потенциал V убывает как первая степень расстояния от заряда, в то время как напряженность электрического поля убывает как квадрат расстояния.
Потенциал велик вблизи положительного заряда и убывает до нуля на очень большом расстоянии. Вблизи отрицательного заряда потенциал меньше нуля (отрицателен) и с увеличением расстояния возрастает до нуля.
Чтобы определить напряженность электрического поля системы зарядов, необходимо просуммировать напряженности полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности. Поскольку напряженность поля-вектор, такое суммирование нередко вырастает в проблему. Найти же электрический потенциал нескольких точечных зарядов гораздо проще: потенциал-скалярная величина и при сложении потенциалов не требуется учитывать направление. В этом большое преимущество электрического потенциала. Суммирование можно легко выполнить для любого числа точечных зарядов.
Продолжение следует. Коротко о следующей публикации:
Потенциал электрического диполя .
Два равных по величине и противоположных по знаку точечных заряда, находящиеся на расстоянии друг от
друга, называются электрическим диполем.
Электрический потенциал, создаваемый диполем в произвольной точке представляет собой сумму потенциалов, создаваемых
каждым из зарядов
Альтернативные статьи:
Электрический ток, Закон Ома. Формулы.
Замечания и предложения принимаются и приветствуются!