Чтобы понять, с какой силой взаимодействует электрон водорода с ядром атома, нам нужно использовать закон Кулона, который описывает силу электрического взаимодействия между двумя зарядами.
Шаг 1: Зададим данные.
- Заряд электрона (е) = -1.6 × 10⁻¹⁹ Кл
- Заряд ядра водорода (потому что ядро водорода состоит из одного протона) (е) = +1.6 × 10⁻¹⁹ Кл
- Расстояние между электроном и ядром (r) = 5 × 10⁻¹¹ м (предположим, что это расстояние, поскольку вы указали 5 *10, добавив степень 11).
Шаг 2: Применим закон Кулона. Закон Кулона можно записать как:
\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
где:
- \( F \) — сила взаимодействия,
- \( k \) — электрическая постоянная (приблизительно \( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \)),
- \( q_1 \) и \( q_2 \) — заряды взаимодействующих объектов,
- \( r \) — расстояние между ними.
Шаг 3: Подставим значения. Для нашего случая:
\[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{|(-1.6 \times 10^{-19}) \cdot (1.6 \times 10^{-19})|}{(5 \times 10^{-11})^2} \]
Шаг 4: Проведем вычисления. Сначала вычислим числитель:
\[ |(-1.6 \times 10^{-19}) \cdot (1.6 \times 10^{-19})| = 2.56 \times 10^{-38} \]
Теперь возведем \( r \) в квадрат:
\[ (5 \times 10^{-11})^2 = 25 \times 10^{-22} = 2.5 \times 10^{-21} \]
Теперь подставим числитель и знаменатель в формулу:
\[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{2.56 \times 10^{-38}}{2.5 \times 10^{-21}} \]
Вычислим дробь:
\[ \frac{2.56 \times 10^{-38}}{2.5 \times 10^{-21}} = 1.024 \times 10^{-17} \]
Теперь подставим это значение обратно в формулу для силы:
\[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot 1.024 \times 10^{-17} \]
Теперь умножим:
\[ F \approx 9.21 \times 10^{-8} \, \text{Н} \]
Шаг 5: Обобщим. Сила взаимодействия между электроном и ядром атома водорода на расстоянии \( 5 \times 10^{-11} \) м составляет примерно \( 9.21 \times 10^{-8} \, Н \).
Это положительная сила, что говорит о притяжении между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженным электроном.