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Aufrufe: 1359     Aktiv: 07.04.2020 um 23:40

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Schüler, Punkte: 10

 

Da fehlt ein Teil der Textaufgabe.
Was genau verstehst du da nicht? Was hast du schon probiert? Wir können die Aufgabe gerne gemeinsam lösen, aber eine Musterlösung wirst du von mir nicht einfach so bekommen.
  ─   gardylulz 07.04.2020 um 17:55

Ich habe den anderen Teil hinzugefügt   ─   103948493 07.04.2020 um 22:54
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Zuerst berechnest du die Geschwindigkeit des He-Kerns. Dafür kannst du eine Formelsammlung verwenden. Ich leite die Formel aber kurz her.

Ein Ladungsträger der Ladung \(q\) nimmt beim Durchlaufen einer Spannung \(U\) eine kinetische Energie von \(E=q*U\) auf. Für die kinetische Energie kennst du außerdem

\(E_{\text{kin}}=\frac{1}{2}mv^2\)

Gleichsetzen:

\(q*U=\frac{1}{2}mv^2\)

Nach \(v\) auflösen:

\(v=\sqrt{\frac{2*U*q}{m}}\)

Für den He-Kern ist gegeben:

\(q=2e=2*1.6*10^{-19}\text{C}\)

\(m=6.65*10^{-27}\text{kg}\)

\(U=100\text{V}\)

\(v=\sqrt{\frac{2*100\text{V}*3.2*10^{-19}\text{C}}{6.65*10^{-27}\text{kg}}}\approx98102.3\frac{\text{m}}{\text{s}}\)

 

Zur Berechnung des Radius \(r\) musst du dir überlegen, welche Kräfte auf den Ladungsträger wirken. 

Bei der Kreisbewegung entsteht ein Kräftegleichgewicht zwischen Lorentzkraft

\(F_{\text{L}}=q*v*B\)

und Zentrifugalkraft

\(F_{\text{Z}}=\frac{m*v^2}{r}\)

Es gilt also:

\(F_{\text{L}}=F_{\text{Z}}\)

\(q*v*B=\frac{m*v^2}{r}\)

\(q*B=\frac{m*v}{r}\)

\(r=\frac{m*v}{q*B}\)

 

Die gegebenen Größen sind

\(q=2e=3.2*10^{-19}\text{C}\)

\(m=6.65*10^{-27}\text{kg}\)

Die Geschwindigkeit \(v\) ist auch bekannt.

Nur die Flussdichte \(B\) musst du noch finden. Dazu verwenden wir unsere gerade hergeleitete Formel:

\(r=\frac{m*v}{q*B}\)

\(B=\frac{m*v}{q*r}\)

Hier verwenden wir die Werte für das Elektron aus der Aufgabenstellung:

\(U=100\text{V}\)

\(q=e\)

\(m_e=9.1*10^{-31}\text{kg}\)

\(r=30\text{cm}=0.3\text{m}\)

Die Geschwindigkeit ist:

\(v=\sqrt{\frac{2*U*e}{m_e}}\approx 5929995\frac{\text{m}}{\text{s}}\)

Daraus folgt:

\(B=\frac{9.1*10^{-31}*5929995}{e*0.3}\text{T}\approx 1.12*10^{-4} \text{T}\)

 

Jetzt können wir endlich den Radius berechnen:

\(r=\frac{m_{\text{He}}*v_{\text{He}}}{q_{\text{He}}*B}=\frac{6.65*10^{-27}\text{kg}*98102\text{m/s}}{3.2*10^{-19}\text{C}*1.12*10^{-4}\text{T}}\approx 18.2\text{m}\)

Alle Angaben ohne Gewähr, rechne lieber selbst nochmal nach.

 

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