Через щель, на которую подана разность потенциалов $V$ , пролетают электроны. Емкость единицы длины щели $C$. При малых значениях $V$ угол отклонения электронов полем щели пропорционален произведению $C$ на $V$ и обаратно пропорционален $V_0$ ($e V_0$ — начальная энергия электронов): $α ≈ kCV /V0$. Определите коэффициент $k$.
Решение
Из условий заземления (нулевой потенциал) электрон приобретает скорость $v_0$, при этом энергия электрона не меняется.
$$e V_0 = \frac{mv_0^2}{2}$$
Заряд $q$ на горизонтальных пластинах выводим из уравнения конденсатора, учитывая что щель имеет форму окружности.
$$q = 2 \pi R C V$$
Так как распределение заряда имеет осевую симметрию, рассмотрим взаимодействие электрона и суммарного заряда горизонтальных пластин как взаимодействие двух точечных зарядов.
Так как по условиям задачи угол $\alpha$ достаточно мал, предположим что горизонтальная скорость меняется незначительно.