原子核外电子到底是怎样运动的
一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述,即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。
根据这个规则,如果两个电子处于同一轨道,那么,这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说,每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。
根据泡利不相容原理,得知:s亚层只有1个轨道,可以容纳两个自旋相反的电子;p亚层有3个轨道,总共可以容纳6个电子;d亚层有5个轨道,总共可以容纳10个电子。
第一电子层(K层)中只有1s亚层,最多容纳两个电子;第二电子层(L层)中包括2s和2p两个亚层,总共可以容纳8个电子;第3电子层(M层)中包括3s、3p、3d三个亚层,总共可以容纳18个电子……第n层总共可以容纳2n^2个电子。
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电子与质子之间的吸引性库仑力,使得电子被束缚于原子,称此电子为束缚电子。两个以上的原子,会交换或分享它们的束缚电子,这是化学键的主要成因。
当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,则改称此电子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在许多物理现象里,像电传导、磁性或热传导,电子都扮演了要重要的角色。移动的电子会产生磁场,也会被外磁场偏转。呈加速度运动的电子会发射电磁辐射。
参考资料来源:百度百科-原子核外电子排布规律
参考资料来源:百度百科-电子
电子的运动属于机械运动吗
机械运动是宏观物体的运动,但我们仍将核外电子的运动视为机械运动。
怎样理解核外电子运动的特征
量子化特征和波粒二象性。
请问电子在磁场中运动的周期公式怎么推出来的
首先电子带负电,电子在磁场中运动时,会受到与速度方向垂直的洛伦兹力作用:
F洛=qvB……①
在洛伦兹力作用下电子做匀速圆周运动
F向=F洛……②
又F向=mv²/r……③
联立①②③解得电子运动半径r=mv/qB……④
另外v=ωr……⑤
联立④⑤得:
ω=qB/m……⑥
故T=2π/ω=2πm/qB……⑦
由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。
用现代物理的观点来考察,物质中能够形成电荷的终极成分只有电子(带单位负电荷)和质子(带单位正电荷),因此负电荷就是带有过剩电子的点物体,正电荷就是带有过剩质子的点物体。
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磁场的运动相对性与场源同速运动的观察者及其检测仪器都不能测到运动中的场源所产生的磁场,而与场源不同速时则可测到场源的磁场。
例如在地球表面参考系中,我们测定静止于地球表面的电子不产生磁场,但是这个静止于地球表面的电子却在不停地随同地表进行自转并围绕太阳公转。
又例如,使导线对外产生磁场的电流是大量电子定向运动的结果。该载流导线在对外产生磁场的同时,其中的每一个运动电子并不被与其同行的其它电子的磁场所干扰,因为所有同行的电子都具有同等磁化而无法感受到其它电子磁场的存在。
参考资料来源:百度百科——磁场
怎样确定运动电子在磁场中的受力
运动电荷在磁场中受到洛伦兹力,可根据左手定则判断运动电子受到洛伦兹力的方向。
运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力,根据洛伦兹力定律,洛伦兹力可以用方程,称为洛伦兹力方程,表达为
其中, F是洛伦兹力, q是带电粒子的电荷量,E是电场强度, v是带电粒子的速度, B是磁感应强度。
将左手掌摊平,让磁感线穿过手掌心,四指表示正电荷运动方向,则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。但须注意,运动电荷是正的,大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之,如果运动电荷是负的,仍用四指表示电荷运动方向,那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。
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洛伦兹力的性质或特点有:
1、洛仑兹力只包括磁场部分,因受力方向与运动方向垂直,故不做功,只改变运动方向。
2、洛伦兹力定律是一个基本公理,不是从别的理论推导出来的定律,而是由多次重复完成的实验所得到的同样的结果。
3、感受到电场的作用,正电荷会朝着电场的方向加速;但是感受到磁场的作用,按照左手定则,正电荷会朝着垂直于速度V和磁场B的方向弯曲。
参考资料来源:百度百科-洛伦兹力
怎么判断电子在磁场中的运动方向
运动电荷在磁场中受到洛伦兹力,可根据左手定则判断运动电子受到洛伦兹力的方向。
将左手掌摊平,让磁感线穿过手掌心,四指表示正电荷运动方向,则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。
但须注意,运动电荷是正的,大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之,如果运动电荷是负的,仍用四指表示电荷运动方向,那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。
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运动电荷或变化电场产生的磁场,或两者之和的总磁场,都是无源有旋的矢量场,磁力线是闭合的曲线簇,不中断,不交叉。
在磁场中不存在发出磁力线的源头,也不存在会聚磁力线的尾闾,磁力线闭合表明沿磁力线的环路积分不为零,即磁场是有旋场而不是势场(保守场),不存在类似于电势那样的标量函数。
在量子力学里,科学家认为,纯磁场是虚光子所造成的效应。以标准模型的术语来表达,光子是所有电磁作用的显现所依赖的媒介。在低场能量状况,其中的差别是可以忽略的。
参考资料来源:百度百科-电子
参考资料来源:百度百科-洛伦兹力
为什么电子在原子中是以光速运动的
在原子核式结构的发现中,提到电子没有被原子核吸到核上,是因为它以很大的速度绕核运动,这个速度有多大呢?按玻尔理论,氢原子核外电子的可能轨道是rn=n2r1,r1=0.53×10^(-10)米。根据电子绕核运动的向心力等于电子与核间的库仑力,可计算电子绕核的速度 v=((ke2)/(mr1))1/2 ,代入数据得v1=2.2×10^6米/秒,同理可得电子在第二、第三能级上的运动速度 v2=1.1×10^6米/秒;v3=0.73×10^6米/秒.从以上数字可知,电子离核越远其速度越小。由此可见,电子在原子中并不是以光速运动的
根据相对论力学,动能为0.25MeV的电子,其运动速度约等于?
根据相对论力学,动能为0.25MeV的电子,其运动速度约等于是2*10的8次方 m/s。
解:本题利用了电子静止能量求解。
1/2 m v^2 =0.25 ①
m0c^2=0.51 ②
相对论公式(③):
联立三个式子求解,解得v=2*10的8次方 m/s。
答:动能为0.25MeV的电子,其运动速度约等于是2*10的8次方 m/s。
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静止能量:
一个粒子的静止能量被定义为:
其中C是真空中的光速。一般而言,只有能量的差值才有物理意义。因此定义一个静止能量能够使能量变化的衡量有一个绝对的基准。
定义静止能量的动机来自于狭义相对论,根据这一理论,一个物体的质量变化正比于其动能,即
这个关系引出了爱因斯坦著名的结论:能量和质量是同一现象的两种表现。定义上述的静止质量能够使质能等价的数学表达更为优雅,但不足之处是它将能量都用一个绝对的基准来量度的做法仍然显得有些随意。
参考资料来源:百度百科- 电子静止能量