Par Kevin Beck | Mis à jour 30 août 2022
Les électrons sont l’un des trois éléments constitutifs fondamentaux des atomes, aux côtés des protons et des neutrons. Chaque électron a une masse de 9 × 10⁻³¹ kg et porte une charge élémentaire négative de 1,6 × 10⁻¹⁹ C. Lorsqu'un électron entre dans un champ électrique, la différence de potentiel du champ l'accélère un peu comme la gravité accélère un projectile.
En mécanique classique, l'énergie cinétique est de ½ mv². Pour les particules chargées dans un champ électrique, le travail effectué par le champ est égal à l'énergie cinétique gagnée :
q V = ½ m v²
Tiens, m =9×10⁻³¹kg, et q =1,6×10⁻¹⁹C.
La tension est la différence de potentiel électrique entre deux points du champ. Un électron (charge négative) se déplace du potentiel faible au potentiel élevé (vers l'électrode positive), gagnant une énergie cinétique proportionnelle à la chute de tension.
En réorganisant l'équation de l'énergie, on obtient la vitesse :
v = √(2 q V / m)
Par exemple, si l'électron accélère sur une différence de potentiel de 100 V :
v = √(2 × 1.6 × 10⁻¹⁹ C × 100 V / 9 × 10⁻³¹ kg) =6×10⁶m/s.
Ainsi, un champ de 100 volts propulse un électron à environ six millions de mètres par seconde, soit environ 2 % de la vitesse de la lumière. Connaître cette relation est essentiel pour concevoir des microscopes électroniques, des accélérateurs de particules et de nombreuses autres applications en physique et en ingénierie.
