Вопрос задан 07.01.2026 в 08:28. Предмет Физика. Спрашивает Дивногорская Олеся.

В планетарной модели атома водорода предполагается, что электрон движется вокруг протона с угловой скоростью 10^16 рад/с. Найдите радиус орбиты.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Казанина Варя.

Для нахождения радиуса орбиты электрона в планетарной модели атома водорода можно воспользоваться выражением для угловой скорости электрона на орбите.

Угловая скорость (ω\omega) электрона, вращающегося вокруг протона, связана с центростремительным ускорением, которое, в свою очередь, обусловлено силой Кулона между электрическим зарядом электрона и протона. Согласно закону Кулона, сила между двумя зарядами выражается как:

F=ke2r2F = \frac{k \cdot e^2}{r^2}

где:

  • kk — электрическая постоянная, k8,99×109Нм2/Кл2k \approx 8,99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{Кл}^2,

  • ee — заряд электрона, e1,6×1019Клe \approx 1,6 \times 10^{-19} \, \text{Кл},

  • rr — радиус орбиты электрона.

Центростремительное ускорение электрона также можно выразить через его угловую скорость ω\omega и радиус орбиты rr:

F=meω2rF = m_e \cdot \omega^2 \cdot r

где:

  • mem_e — масса электрона, me9,11×1031кгm_e \approx 9,11 \times 10^{-31} \, \text{кг},

  • ω\omega — угловая скорость электрона.

Приравняв эти два выражения для силы, получаем:

ke2r2=meω2r\frac{k \cdot e^2}{r^2} = m_e \cdot \omega^2 \cdot r

Преобразуем это уравнение, чтобы выразить радиус rr:

r3=ke2meω2r^3 = \frac{k \cdot e^2}{m_e \cdot \omega^2}

Теперь подставим известные значения:

  • k=8,99×109Нм2/Кл2k = 8,99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{Кл}^2,

  • e=1,6×1019Клe = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{Кл},

  • me=9,11×1031кгm_e = 9,11 \times 10^{-31} \, \text{кг},

  • ω=1016рад/с\omega = 10^{16} \, \text{рад/с}.

Подставив все значения в уравнение для r3r^3:

r3=(8,99×109)(1,6×1019)2(9,11×1031)(1016)2r^3 = \frac{(8,99 \times 10^9) \cdot (1,6 \times 10^{-19})^2}{(9,11 \times 10^{-31}) \cdot (10^{16})^2}

Теперь вычислим числовое значение:

r3=8,99×1092,56×10389,11×10311032r^3 = \frac{8,99 \times 10^9 \cdot 2,56 \times 10^{-38}}{9,11 \times 10^{-31} \cdot 10^{32}} r3=2,30×10289,11×101r^3 = \frac{2,30 \times 10^{-28}}{9,11 \times 10^1} r32,53×1030м3r^3 \approx 2,53 \times 10^{-30} \, \text{м}^3

Теперь находим rr:

r2,53×103031,4×1010мr \approx \sqrt[3]{2,53 \times 10^{-30}} \approx 1,4 \times 10^{-10} \, \text{м}

Таким образом, радиус орбиты электрона в атоме водорода составляет примерно 1,4×10101,4 \times 10^{-10} метра или 0,14 нанометра.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос