Номер 8, страница 334 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 8. Свойства электрического поля. Параграф 40. Потенциал и разность потенциалов - номер 8, страница 334.

Условие.

8. Расскажите о единице «электрон-вольт».

Решение.

Электрон-вольт (обозначение: эВ или eV) — это внесистемная единица измерения энергии, широко используемая в атомной и ядерной физике, физике элементарных частиц и других областях физики, где рассматриваются процессы в микромире.

По определению, один электрон-вольт равен энергии, которую приобретает (или теряет) частица с зарядом, равным элементарному электрическому заряду (например, электрон), при прохождении ею в вакууме разности потенциалов в один вольт.

Работа $\text{A}$, совершаемая электрическим полем над зарядом $\text{q}$ при его перемещении между точками с разностью потенциалов $\text{U}$, вычисляется по формуле: $A = qU$

Элементарный заряд $\text{e}$ (модуль заряда электрона) равен приблизительно $1.602 \times 10^{-19}$ Кулон (Кл). Таким образом, для вычисления значения одного электрон-вольта в джоулях (Дж), основной единице энергии в системе СИ, нужно подставить значения в формулу: $1 \text{ эВ} = e \cdot 1 \text{ В} \approx 1.602 \times 10^{-19} \text{ Кл} \cdot 1 \text{ В} = 1.602 \times 10^{-19} \text{ Дж}$

Использование электрон-вольт удобно, так как энергии, характерные для атомных и субатомных процессов, в джоулях выражаются очень малыми числами. Например, энергия ионизации атома водорода составляет примерно 13.6 эВ.

В физике часто используются кратные единицы: килоэлектрон-вольт (кэВ, keV), равный $10^3$ эВ; мегаэлектрон-вольт (МэВ, MeV), равный $10^6$ эВ; гигаэлектрон-вольт (ГэВ, GeV), равный $10^9$ эВ; и тераэлектрон-вольт (ТэВ, TeV), равный $10^{12}$ эВ. Эти единицы используются для описания энергий в рентгеновском диапазоне (кэВ), в ядерных реакциях (МэВ) и в экспериментах на ускорителях частиц (ГэВ, ТэВ).

Электрон-вольт также может использоваться для выражения массы элементарных частиц через эквивалентность массы и энергии, описываемую формулой Эйнштейна $E = mc^2$. В этом случае масса выражается в единицах эВ/c², МэВ/c² и т.д. Например, масса электрона составляет примерно 0.511 МэВ/c².

Ответ: Электрон-вольт (эВ) — это внесистемная единица энергии, равная кинетической энергии, которую приобретает электрон, проходя в вакууме разность потенциалов в 1 вольт. $1 \text{ эВ} \approx 1.602 \times 10^{-19} \text{ Дж}$. Эта единица и ее кратные производные (кэВ, МэВ, ГэВ, ТэВ) широко используются в атомной, ядерной физике и физике элементарных частиц для удобства выражения малых энергий.