Elektronen im Magnetfeld < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 13:38 So 12.12.2010 | | Autor: | eistee03 |
| Aufgabe 1 | A1: a) Durch welche Spannung erhält ein elektron im Vakuum die Geschwindigkeit eines ICE, etwa 250 km/h?
b) Welche Geschwindigkeit bekommt es durch die Spannung einer Batterie ( 4,5 V )?
c) Berechnen Sie in beiden Fällen die kinetische Energie des Elektrons in eV und J. |
| Aufgabe 2 | A2: Elektronen, die durch 150V beschleunigt worden sind , beschreiben im Magnetfeld mit B= 0,85 mT einen Kreis mit r= 4.8
a) Berechnen Sie e/m .
b) Mit welcher Geschwindigkeit verlassen die Elektronen die Anode?
c) Wie lange brauchen sie für einen Umlauf? |
| Aufgabe 3 | A3: In Myonien (dort gibt es keine Elektronen sondern Myonen, die aber auch die Ladung -e haben) wird der Versuch zur Bestimmung der spezifischen Ladung durchgeführt. Man erhält die Messwerte :
U = 212 V , B= 1.24 mT und r= 57cm.
Berechnen Sie die die spezifische Ladung e/m für Myonen sowie Mayonenmasee, und geben Sie diese als Vielfaches der Elektronenmasse m e an. |
| Aufgabe 4 | A4:Ein Proton ( m= 1.67 · 10 hoch - 27 kg ) beschreibt in einem homogenen Magnetfeld mit B = 0,035 T eine Schraubenbahn mit r =6,8m.
Die Richtungen der Geschwindigkeit und der Magnetfeldlinien schließen den Winkel 67° ein.
a) Welche Geschwindigkeit hat das Proton?
b) Welche Zeit benötigt das Proton für einen Umlauf?
c) Wie groß ist die Ganghöhe der Schraubenbahn? |
Ich habe diese Frage in keinem anderem Forum gestellt.
Guten Tag!
Mein heutiger Beitrag wird etwas 'ausführlicher' sein, da ich die letzte Woche nicht an dem Physik unterricht teilnehmen konnte. Ich habe versucht die Aufgaben zu lösen, habe aber sehr merkwürdige Ergebnisse raus und würde mich über jede Hilfe freuen!
Danke schonmal!
Zur Aufgabe 1:
a)
gegeben: v=250 [mm] \bruch{km}{h}=69,45 \bruch{m}{s}
[/mm]
----
[mm] (\bruch{e}{m})=1,76*10^11 [/mm] C/kg
[mm] m_{e}=9,1*10^-31
[/mm]
----
Aus diesen beiden Werten habe ich e= 1,6016*10^-19 C herausgefunden.
Formeln:
v= [mm] \wurzel{2*U*(\bruch{e}{m})}
[/mm]
(aus dem Internet habe ich dann folgende Formel gefunden):
[mm] U=\bruch{\bruch{m}{e})*v^2}{2*e}
[/mm]
Rechnung:
[mm] U=\bruch{\bruch{9,1*10^-31 kg}{1,6016*10^-19 C})*(69,45 m/s)^2}{2*1,6016*10^-19 C}
[/mm]
U=2,103*10^-6 V = 2,103 μV
Soviel zu Teil a!
Teil b:
Formel:
v= [mm] \wurzel{2*U*(\bruch{e}{m})}
[/mm]
Rechnung:
v= [mm] \wurzel{(2*4,5 V*(1,76*10^11 C/kg))}
[/mm]
v= 1258570.62 m/s
Und genau das schockiert mich.. das kann doch nicht so eine hohe Geschwindigkeit haben..
c)
Also für [mm] E_{kin} [/mm] habe ich folgende Formel gefunden:
[mm] E_{kin}=\bruch{1}{2}*m*v^2
[/mm]
[mm] E_{kin1}=\bruch{1}{2}*(9,1*10^-31 [/mm] kg)*(69,45 [mm] m/s)^2
[/mm]
Ich komme durch einsetzen der oben errechneten v-Werte auf:
[mm] E_{kin1}=0.00000000000000000000000000217048 [/mm] < und das kann ja wohl nicht stimmen..
[mm] E_{kin2}=\bruch{1}{2}*(9,1*10^-31 [/mm] kg)*(1258570,62 m/s)^
[mm] E_{kin2}=0.00000000000000000071280000248723 [/mm] < s.o.
-------------
Aufgabe 2:
gegeben: U=150V ; B= 0,85 mT = 0,85*10^-3 T ; r= 4,8 cm = 0,048 m
Formel:
[mm] F_{Z}=F;{L}
[/mm]
[mm] \bruch{m*v^2}{r} [/mm] = e*v*B
=> [mm] \bruch{e}{m} [/mm] = [mm] \bruch{2*U}{(B^2)*(r^2)}
[/mm]
Rechnung:
a)
[mm] \bruch{e}{m} [/mm] = [mm] \bruch{2*150V}{(0,85*10^-3)^2)*(0,048m^2)}
[/mm]
[mm] \bruch{e}{m} [/mm] = 180219146482.12
und das kann ja wohl auch nicht stimmen, da müsste ja 1,76*10^11 C/kg rauskommen.. ich bin am verzweifeln!
b)
Für die Geschwindigkeit stelle ich die oben genannte Formel nach v um:
[mm] v=\wurzel{\bruch{U*2*e}{m*e}}
[/mm]
Die ganzen Werte eingesetzt ergibt sich mal wieder nichts brauchbares.. :(
c)
Da sich oben nichts richtiges ergeben hat, habe ich garnicht erst mit c begonnen..
--------------
Aufgabe 3:
Ich glaube, wenn mir die Aufgaben 1 und 2 erklaert werden, dass ich diese Aufgabe darauf aufbauend alleine erledigen kann.
--------------
Aufgabe 4:
Hier würde ich mich über ansaetze freuen, da ich nicht weiss wie ich die Geschwindigkeit von einem Proton herausfinden soll, da ich bis jetzt nur mit dem Elektron gerechnet habe.
Mit freundlichen Grüssen!
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:51 So 12.12.2010 | | Autor: | chrisno |
Es wäre besser, Du würdest die Fragen einzeln stellen. Nun muss ich mich immer durch den ganzen Wust scrollen.
> Zur Aufgabe 1:
>
> a)
> gegeben: v=250 [mm]\bruch{km}{h}=69,45 \bruch{m}{s}[/mm]
> e= 1,6016*10^-19 C
> Formeln:
> v= [mm]\wurzel{2*U*(\bruch{e}{m})}[/mm]
> (aus dem Internet habe ich dann folgende Formel
> gefunden):
> [mm]U=\bruch{\bruch{m}{e})*v^2}{2*e}[/mm]
Indem Du die obere Gleichung nach U umformst, findest Du den Fehler in der unteren. Wahrscheinlich ist da nur Müll vom umkopieren stehengeblieben.
Der Ansatz geht über die Energieerhaltung: [mm] $\bruch{m}{2}v^2 [/mm] = eU$
>
> Rechnung:
>
> [mm]U=\bruch{\bruch{9,1*10^-31 kg}{1,6016*10^-19 C})*(69,45 m/s)^2}{2*1,6016*10^-19 C}[/mm]
>
> U=2,103*10^-6 V = 2,103 μV
Prüfe die Einheiten, rechne nach. Egal, was ich mache, Dein Ergebnis erhalte ich nicht.
Ein Hinweis: in der Tat kommt eine sehr kleine Spannung heraus. Das Elektron ist auch sehr leicht!
>
> Teil b:
>
> Formel:
> v= [mm]\wurzel{2*U*(\bruch{e}{m})}[/mm]
>
> Rechnung:
> v= [mm]\wurzel{(2*4,5 V*(1,76*10^11 C/kg))}[/mm]
> v= 1258570.62
> m/s
>
> Und genau das schockiert mich.. das kann doch nicht so eine
> hohe Geschwindigkeit haben..
Doch. Die Rechnung ist richtig.
>
> c)
> Also für [mm]E_{kin}[/mm] habe ich folgende Formel gefunden:
> [mm]E_{kin}=\bruch{1}{2}*m*v^2[/mm]
>
> [mm]E_{kin1}=\bruch{1}{2}*(9,1*10^-31[/mm] kg)*(69,45 [mm]m/s)^2[/mm]
>
> Ich komme durch einsetzen der oben errechneten v-Werte
> auf:
> [mm]E_{kin1}=0.00000000000000000000000000217048[/mm] < und das kann
> ja wohl nicht stimmen..
>
> [mm]E_{kin2}=\bruch{1}{2}*(9,1*10^-31[/mm] kg)*(1258570,62 m/s)^
> [mm]E_{kin2}=0.00000000000000000071280000248723[/mm] < s.o.
Das kann durchaus stimmen. Ich habe nur keine Lust die Nullen zu zählen. Schreib das bitte als 10ner Potenz.
>
> -------------
>
> Aufgabe 2:
>
> gegeben: U=150V ; B= 0,85 mT = 0,85*10^-3 T ; r= 4,8 cm =
> 0,048 m
>
> Formel:
>
> [mm]F_{Z}=F;{L}[/mm]
> [mm]\bruch{m*v^2}{r}[/mm] = e*v*B
>
> => [mm]\bruch{e}{m}[/mm] = [mm]\bruch{2*U}{(B^2)*(r^2)}[/mm]
>
> Rechnung:
> a)
>
> [mm]\bruch{e}{m}[/mm] = [mm]\bruch{2*150V}{(0,85*10^-3)^2)*(0,048m^2)}[/mm]
> [mm]\bruch{e}{m}[/mm] = 180219146482.12
>
> und das kann ja wohl auch nicht stimmen, da müsste ja
> 1,76*10^11 C/kg rauskommen.. ich bin am verzweifeln!
>
Auch hier habe ich keine Lust, die Stellen zu zählen. Tendenziell sieht es richtig aus. Die Einheit fehlt beim Ergebnis. Wenn dieses Experiment im Unterricht vorgeführt wird, dan kommt natürlich nicht der "Sollwert" heraus. Das sieht aus wie eine Abweichung von unter 5%, ein super Ergebnis.
> b)
> Für die Geschwindigkeit stelle ich die oben genannte
> Formel nach v um:
>
> [mm]v=\wurzel{\bruch{U*2*e}{m*e}}[/mm]
>
> Die ganzen Werte eingesetzt ergibt sich mal wieder nichts
> brauchbares.. :(
Deine Formel ist Mist. Da könnte man noch e herauskürzen. Such die richtige Formel.
|
|
|
|
