Proton jest umieszczony w jednorodnym polu elektrycznym. Następnie elektron jest umieszczany w takim samym polu.
a) czy na obie cząstki działa taka sama siła i takie samo przyspieszenie?
b) czy obie cząstki poruszają się w tym samym kierunku?
Uzasadnij odpowiedź.


Odpowiedź :

Na ładunek q umieszczone w polu EM działa siła

[tex]\vec{F}=q(\vec{E}+\vec{V}\times\vec{B})[/tex]

w naszym wypadku jest tylko pole E. Napiszmy równania ruchu dla obydwu cząstek

[tex]m_p\vec{a}_p=|e|\vec{E}\\m_e\vec{a}_e=-|e|E[/tex]

wprowadziłem wartości bezwzględne, aby nie było wątpliwości, że ładunek protonu jest dodatni (liczbowo równy ładunkowi elementarnemu) zaś ładunek elektronu - ujemny

z porównania wzorów widzimy, że siły działające na proton i elektron są tej samej wartości, ale mają przeciwne zwroty. Ruch zatem będzie się odbywał w tym samym kierunku (jest to kierunek pola E), ale z przeciwnymi zwrotami (proton porusza się w stronę niższego potencjału, elektron wyższego). Przyspieszenia natomiast:

[tex]\vec{a}_p=\frac{|e|E}{m_p}\\\vec{a}_e=-\frac{|e|E}{m_e}\\|\vec{a}_p|<|\vec{a}_e|[/tex]

są istotnie różne, gdyż różne są masy cząstek - proton ma masę ok 1840 razy większą od elektronu

pozdrawiam