Question

氫原子的核外電子質量為m，電量為-e，在離核最近的軌道上運動，軌道半徑為r₁，則電子運動的動能E_k=

 

，電子繞核運動的頻率f=

 

，若電子繞核在如圖所示xy平面上沿A→B→C→D方向轉動，電子轉動相當于環形電流，則此電流的方向

 

（填“順時針”或“逆時針”）電流強度I=

 

．

Answer 1

分析：電子繞原子核運動，根據原子核對電子的庫侖力提供向心力，由牛頓第二定律求出電子的動能，并得到頻率．
電子繞核在如圖所示xy平面上沿A→B→C→D方向轉動，電子轉動相當于環形電流，則此電流的方向順時針．
根據電流表達式I=

e

T

，即可求解等效電流．

解答：解：原子核對電子的庫侖力提供向心力，由牛頓第二定律及庫侖定律得：

ke2

r 2 1

=

mv2

r1

則電子運動的動能為：E_k=

1

2

mv²=

ke2

2r1

原子核對電子的庫侖力提供向心力，由牛頓第二定律及庫侖定律得：

ke2

r 2 1

=m

4π2r1

T2

電子繞核轉動的頻率為：f=

1

T

=

e

2πr1

k mr1

電子繞核在如圖所示xy平面上沿A→B→C→D方向轉動，電子轉動相當于環形電流，則此電流的方向順時針．
根據電流表達式為：I=

e

T

，
則有：I=ef=

e2

2πr1

k mr1

．
故答案為：

ke2

2r1

，

e

2πr1

k mr1

，順時針，

e2

2πr1

k mr1

．

點評：能夠根據題意找出氫原子核與核外電子的庫侖力提供向心力，并列出等式求解．