電子の運動エネルギー

でんしのうんどうえねるぎー

 

電子の運動エネルギーについて把握するために、まずは電子の特性を理解することが大切です。陰極(マイナスに接続された電極)と陽極(プラスに接続された電極)が設けられた並行平板電極にV(V)の電圧がかけられていることを想定したとき、電子の特性は以下のようになります。

・電子は電界の向きと反対向きに力を受ける
・電子は加速しながら陽極側に移動する

まず、電子を陰極側に置いた場合、電子のエネルギーは以下の計算式で算出できます。

E1=eV(J)
※E1:電子の位置エネルギー、e:電子の電荷、V:電位差

陰極側に置いた時点では電子に速度がないため、運動エネルギーは生じません。一方で、陽極側についた電子のエネルギーは、以下の計算式で算出できます。

E2=1/2×mv²
※E2:電子の運動エネルギー、m:電子の質量、v:電子の速度

陽極側についたときの位置エネルギーはゼロなので、電子の運動エネルギーが電子の持つエネルギーの総量といえます。エネルギー保存の法則によって物体が持つエネルギーの総量は保存される(変わらない)ため、電子のエネルギーの総量は、電子の位置・運動エネルギーを足すことで求められます。

用語を検索