Derivando Kmax=12mvmax2=eV0Kmax=12mvmax2=eV0K_{max}=\frac{1}{2}m{v_{max}}^2=eV_0

Al derivar la energía cinética máxima de los fotoelectrones en el efecto fotoeléctrico, Young & Freedman dice que "A medida que un electrón se mueve del cátodo al ánodo, el potencial disminuye en V 0 y trabajo negativo − mi V 0 se hace en el electrón (cargado negativamente).

Por contexto, V 0 se refiere al potencial de parada, y el potencial del ánodo relativo al cátodo es negativo, y los electrones son repelidos del ánodo.

Estoy confundido porque a medida que los electrones se mueven del cátodo al ánodo, es decir, de (+) a (-), ¿no debería aumentar su potencial en V 0 , no disminuir? Además, ¿por qué se realiza trabajo negativo sobre el electrón?

Adjunto el diagrama del libro para mayor aclaración:ingrese la descripción de la imagen aquí

Respuestas (2)

Recuerda que el potencial eléctrico describe la diferencia en el campo eléctrico entre dos puntos. Puede pensar en ello como una especie de elevación en un mapa topográfico: una elevación alta es análoga a un potencial alto y viceversa. Entonces, una partícula que se mueve de un cátodo (campo eléctrico positivo) a un ánodo (campo eléctrico negativo) experimentará una disminución neta en el potencial eléctrico, algo así como una pelota que rueda cuesta abajo experimenta una disminución neta en la elevación o potencial gravitacional.

La razón por la que se realiza trabajo negativo es porque el electrón tiene carga negativa. Experimenta una fuerza en la dirección opuesta a la caída potencial. Volviendo a la analogía de la topografía, un electrón sería como una pelota que rueda espontáneamente cuesta arriba . Los electrones aceleran "hacia arriba" un potencial eléctrico (de negativo a positivo), mientras que los protones aceleran "hacia abajo" un potencial eléctrico (de positivo a negativo).

En términos aún más básicos, una región cargada negativamente (ánodo) repelerá los electrones que se acerquen, por lo que disminuirán la velocidad y eventualmente invertirán la dirección. Esta desaceleración reduce la energía cinética y, por lo tanto, se realiza un trabajo negativo sobre el electrón.

Espero que ayude.

Los electrones tienen la mayor energía potencial en la terminal negativa. A medida que comienzan a moverse de la terminal negativa a la terminal positiva, su energía potencial debe disminuir mientras que su energía cinética aumenta. Piense en los electrones como canicas en la cima de una colina. Tienen la mayor energía potencial allí. A medida que ruedan cuesta abajo, su energía potencial dada por metro gramo h disminuye hasta que es cero en la parte inferior de la colina. Por supuesto, allí tendrán la máxima energía cinética.

¿Por qué se realiza trabajo negativo sobre el electrón?

El trabajo realizado por una fuerza al mover una carga del punto 1 al 2 se define como

W 1 → 2 = Δ energía potencial = tu 2 − tu 1

En el punto 1 (cátodo) los electrones tienen energía potencial + q V y cuando llegan al punto 2 (ánodo) su energía potencial es cero. Por lo tanto, el cambio en la energía potencial es 0 − q V = − q V y así el trabajo realizado

W 1 → 2 = − q V

Gracias por tu respuesta, realmente lo aprecio. Desafortunadamente, esta respuesta es incorrecta y me causó más confusión. Pero lo tengo ahora. Los electrones tienen energía potencial 0 en el cátodo y energía potencial máxima en el ánodo.
En realidad no está mal. Te causó confusión porque nunca mencioné el hecho de que la fuerza está en la dirección opuesta al cambio de potencial del punto uno al punto dos. Pero no te preocupes y buena suerte con tus estudios. Salud.
Usted dijo en su respuesta que "Los electrones tienen la mayor energía potencial en el cátodo. A medida que comienzan a moverse del cátodo al ánodo, su energía potencial debe disminuir mientras que su energía cinética aumenta". Pero si miras el diagrama en mi publicación, el cátodo es positivo y el ánodo es negativo. Entonces, a medida que los electrones se mueven del cátodo al ánodo, su energía potencial AUMENTA mientras que su energía cinética DISMINUYE, justo lo contrario de lo que dijiste. Pero gracias por la respuesta.
Lo siento mucho. Realmente fui yo mezclando cátodo y ánodo. He editado mi respuesta. Gracias y de nuevo perdón por la confusión. Salud.
Derivando Kmax=12mvmax2=eV0Kmax=12mvmax2=eV0K_{max}=\frac{1}{2}m{v_{max}}^2=eV_0
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