Massenspektrograph-Elektromagnetismus

Aufrufe: 530     Aktiv: 03.04.2023 um 01:44

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Hey, ich übe grade für mein Physik-Abi mit Altklausuren und Hänge bei der Aufgabe irgendwie bei allen Teilaufgaben,weil ich weg war als die das behandelt hatten. Könnte mir jemand helfen? Danke im Voraus vor allem die a) und d) bereiten mir Schwierigkeiten

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Das Stichwort für die Aufgabe a) lautet "Wien'scher Geschwindigkeitsfilter". Wie du siehst wirkt dort ein elektrisches und ein magnetisches Feld.
Zeichne dir mal die Kräft in diesem Bereich ein. Du hast ein geladenes Teilchen im E-Feld -> Elektrische Kraft. Außerdem hast du einen bewegten Ladungsträger im B-Feld -> Lorentzkraft. Wie wirken die Kräfte auf das Teilchen? Herrscht ein Kräftegleichgewicht? Was passiert mit Teilchen unterschiedlicher Geschwindigkeit wenn sich die Feldstärken nicht ändern? Wohin werden die Teilchen abgelenkt? Denk dir vielleicht auch erstmal ein Feld weg.

Für die d) musst du dir eigentlich auch wieder nur ein Kräftegleichgewicht herleiten. Nach der Blede hast du nur noch ein B-Feld, wodurch die Teilchen durch die Lorentzkraft auf eine Kreisbahn gelenkt werden. Es herrscht ein Kräftgleichgewicht zwischen Lorentzkraft und Zentipetalkraft. Daraus kannst du zum Beispiel eine Formel für den Radius \(r\) eben dieser Kreisbahn herleiten. Wie verändert sich \(r\) wenn \(B\) steigt und wie wenn \(m\) steigt?

Stell erst einmal selbst Überlegungen an, bei weiteren Fragen kann ich dir das ganze auch noch ausführlicher Erklären.

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Hallo,

die Aufgaben zum Wienschen Geschw.-Filter und zum Massenspektrometer findest du eigentlich überall.
Es geht immer darum, dass du dir die beteiligten Kräfte an sehen musst.

Im Wien-Filter sind ein E-Feld und ein B-Feld gekreuzt. Es gibt also eine elektr. Feldkraft und die Lorentzkraft.
Im Massenspektrometer existiert nur ein B-Feld. Dort wirkt die Lorenztkraft dann als Zentripetalkraft.

Und schon kannst du loslegen.

Ich habe dir hier mal eine Aufgabe verlinkt:
https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/bewegte-ladungen-feldern/aufgabe/massenspektrograph-abitur-2000-lk-a1-1

Und auch ein Video von meinem Kanal. Das Fadenstrahlrohr ist nämlich quasi auch ein Massenspektrometer.
Dort benötigst du den identischen Ansatz.

Viele Grüße,
Max Metelmann

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