Номер 6, страница 20, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

6. Есть ли у электрона кинетическая энергия?

6. Есть ли у электрона кинетическая энергия?

Решение. Да, у электрона есть кинетическая энергия, если он находится в движении. Кинетическая энергия — это энергия движения, которой обладает любое тело, имеющее массу и движущееся с некоторой скоростью. Электрон является элементарной частицей, обладающей массой покоя, приблизительно равной $m_e \approx 9.11 \times 10^{-31}$ кг. Если электрон движется со скоростью $\text{v}$, его кинетическая энергия $E_k$ может быть вычислена.

1. Для скоростей, значительно меньших скорости света ($v \ll c$), используется классическая формула: $E_k = \frac{1}{2}m_e v^2$

2. Для скоростей, близких к скорости света (релятивистских скоростей), необходимо использовать формулу из специальной теории относительности. Полная энергия электрона равна $E = \gamma m_e c^2$, где $\text{c}$ — скорость света, а $\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}$ — фактор Лоренца. Кинетическая энергия в этом случае представляет собой разницу между полной энергией и энергией покоя ($E_0 = m_e c^2$): $E_k = E - E_0 = (\gamma - 1)m_e c^2$

Электроны практически всегда находятся в движении: они движутся вокруг ядра в атомах (согласно квантово-механическому описанию), перемещаются в проводниках, создавая электрический ток, испускаются при бета-распаде или ускоряются в ускорителях частиц. Единственный случай, когда кинетическая энергия электрона равна нулю — это когда он покоится ($v=0$), что для свободной частицы является лишь теоретической возможностью, а для электрона в атоме невозможно из-за принципа неопределенности Гейзенберга.

Ответ: Да, электрон обладает кинетической энергией, когда он движется, поскольку он имеет массу. Величина этой энергии зависит от его скорости.