Näin pelaat Hiukkastykkiä
- Valitse testi ja lue kortilta hiukkanen ja jännite.
- Käytä yhtälöä q·ΔV = ½·m·v², q coulombeina ja m kilogrammoina, tai laske energia elektronivoltteina: 1 eV jokaista e:tä ja volttia kohti.
- Kirjoita ennusteesi ja paina Aloita. Hiukkanen ammutaan hidastettuna; oranssi haamu liikkuu ennustamallasi nopeudella.
- Vertaa hiukkasta haamuun ja energiapylväitä oranssiin viivaasi.
Jännite muuttuu liike-energiaksi
Kun varaus q kulkee jännitteen ΔV läpi, sen sähköinen potentiaalienergia muuttuu määrän q·ΔV. Jos mikään muu ei vaikuta siihen, tämä energia muuttuu liike-energiaksi: q·ΔV = ½·m·v². Energia riippuu vain varauksesta ja jännitteestä, ei massasta eikä hilojen välisestä etäisyydestä, joten se on kätevää laskea elektronivoltteina: yhden voltin läpi kulkeva elektroni saa 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J. Nopeus sen sijaan riippuu massasta: saman jännitteen läpi kulkeva protoni, joka on 1836 kertaa elektronia raskaampi, on lopussa √1836 ≈ 43 kertaa hitaampi. Toisin päin sama sääntö kertoo, kuinka suuri jännite tarvitaan liikkuvan varauksen pysäyttämiseen. Vanhojen televisioiden elektronitykit, röntgenputket ja hiukkaskiihdyttimet toimivat näin.
Rajattu oppimismalli
Hilojen etäisyys on 4,0 cm, niiden välissä on homogeeninen kenttä eikä kenttää ulkopuolella; hiukkanen kulkee niiden läpi koskematta niihin. Se lähtee levosta ensimmäiseltä hilalta, kiihtyy tasaisesti hilojen välissä ja jatkaa 10 cm:n päässä olevaan ilmaisimeen; pysäytystestissä se saapuu nopeudella 4,0 × 10⁶ m/s ja hidastuu hilojen välissä, ja 2 %:n tarkkuudella pysäytysjännitteeseen osuva vastaus pysäyttää sen juuri toiseen hilaan. Painovoima jätetään huomiotta, ja kaikki nopeudet pysyvät alle 7 %:ssa valonnopeudesta, joten malli ei ole relativistinen. Jokainen koe kestää nanosekunneista satoihin nanosekunteihin, ja se hidastetaan kestämään noin 4 s. Vastaukset 2 %:n tarkkuudella ovat oikein.