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Aufgabe mit Lorenzkraft
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Aufgabe mit Lorenzkraft
 
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asbay
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Anmeldungsdatum: 14.01.2008
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 18:00:19    Titel: Aufgabe mit Lorenzkraft

Hallo,

Ich muss eine Aufgabe lösen, komme aber nicht weiter. Hier die Aufgabe:

Ein Protonenstrahl mit kontinuierlicher Geschwindigkeitsverteilung tritt in das elektrische Feld eines Plattenkondensators ein. Der gesamte Raum rechts von der Lochblende L2 wird von einem homogenen Magnetfeld der Flussdichte B durchsetzt. Am anderen Ende des Kondensators befindet sich ein Auffangschirm mit der Lochblende L3.

1. Erläutern Sie; warum man durch geeignete Wahl der beiden Felder erreichen kann, dass nur Protonen einer bestimmten Geschwindigkeit den Kondensator geradlinig passieren und danach nach unten abgelenkt werden. Schreiben Sie dazu die resultierende Kraft auf, die dort auf das Proton wirkt. Geben Sie auch die Orientierung des magnetischen Feldes und die Polung des Kondensators an.

2. Die Geschwindigkeit der geradlinig durchfliegenden Protonen beträgt v = 5,15* 105 m/s, für die Flussdichte gilt B = 75.0 mT. Berechnen Sie die Feldstärke E im Kondensator. In welcher Entfernung vom Loch der Blende L3 treffen die Protonen auf den Schirm auf? [7.12*10-2 m]


Skizze:



Was ich bereits habe:

Fresultierend=Fe +Florenz
=qE+qvB

Vielen Dank für eure Antworten
Gruss asbay
sixsigma
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Anmeldungsdatum: 30.11.2006
Beiträge: 78

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 19:25:27    Titel:

Mit Hilfe der Bahnkurve solltest du zunächst Folgendes lösen:
Zitat:
Schreiben Sie dazu die resultierende Kraft auf, die dort auf das Proton wirkt. Geben Sie auch die Orientierung des magnetischen Feldes und die Polung des Kondensators an.
asbay
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Anmeldungsdatum: 14.01.2008
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 20:19:52    Titel:

Ja also beim kondensator ist oben positiv und unten negativ oder?

Die res. Kraft habe ich doch schon aufgeschrieben.

Magnetfeld sind die linien gegen oben oder?
sixsigma
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Anmeldungsdatum: 30.11.2006
Beiträge: 78

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 20:41:43    Titel:

Zitat:
Magnetfeld sind die linien gegen oben oder?

Stimmt!

Zitat:
Ja also beim kondensator ist oben positiv und unten negativ oder?

Stimmt nicht! (überlege was dann mit einer positiven Ladung passiert)

Zitat:
Die res. Kraft habe ich doch schon aufgeschrieben.

Es gibt 2 Fälle:

- Im Kondensator
- Nach dem Kondensator

Nenn mir doch mal den tatsächlichen Wert der resultierenden Kraft im Kondensator (beachte dabei das 1.Newtonsche Gesetz)
prince_erc
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Anmeldungsdatum: 14.01.2008
Beiträge: 7

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 21:57:24    Titel:

ich bin völlig überfordet bei dieser aufgabe. habe im moment auch solch ein thema.
kann sie nicht vielleicht jemand bitte vorlösen?
danke
al3ko
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Anmeldungsdatum: 08.11.2006
Beiträge: 3148

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 22:05:48    Titel:

prince_erc hat folgendes geschrieben:
ich bin völlig überfordet bei dieser aufgabe. habe im moment auch solch ein thema.
kann sie nicht vielleicht jemand bitte vorlösen?
danke

Laughing Du kleiner Scherzkeks


sixsigma hat folgendes geschrieben:
Zitat:
Ja also beim kondensator ist oben positiv und unten negativ oder?

Stimmt nicht! (überlege was dann mit einer positiven Ladung passiert)


Von welcher Stromrichtung sprechen wir, der technischen oder physikalischen?

MfG
al3ko
Ra.Be
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Anmeldungsdatum: 12.01.2008
Beiträge: 410
Wohnort: Bayern

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 22:12:03    Titel:

Zitat:
Zitat:
Magnetfeld sind die linien gegen oben oder?

Stimmt!

Zitat:
Ja also beim kondensator ist oben positiv und unten negativ oder?

Stimmt nicht! (überlege was dann mit einer positiven Ladung passiert)


So kann das auf keinen Fall stimmen! Damit das magnetische Feld und das elektrische Feld so wirken können, wie es bei dieser Aufgabe erforderlich ist, müssen sie senkrecht aufeinander stehen!
Die techn. Stromrichtung entspricht hier der Bewegungsrichtung des Protons.
Man kann deutlich erkennen, dass das Proton, sobald es den Kondensator verlässt, nach UNTEN abgelenkt wird. Mittels Drei-Finger-Regel bzw. auf zahlreiche andere Methoden lässt sich nun erschließen, dass das magnetische Feld auf den Betrachter zuzeigen muss! Damit die Anordnung sinnvoll ist, muss das elektrische Feld eine Kraft in genau die andere Richtung, also nach oben, ausüben. Dies geschieht, in dem die unter Kondensatorplatte positiv und die obere negativ gepolt wird.


MfG Ra.Be
Ra.Be
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Anmeldungsdatum: 12.01.2008
Beiträge: 410
Wohnort: Bayern

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 22:17:07    Titel:

Zur Aufgabe 1:

Damit ein Proton die Lochblende L3 passieren kann, darf es nicht abgelenkt werden. Es wirkt jedoch die Kraft des elektrischen Feldes nach oben (F_E), und die Kraft des magnetischen Feldes nach unten (F_L (Lorentz)). Die Gewichtskraft des Protons kann man vernachlässigen. Es muss also gelten:

F_L = F_E


Lorentzkraft F_L = Q (Ladung) * v (Geschwindigkeit) * B (magn. Flussdichte)

Man sieht deutlich, dass die Lorentzkraft abhängig von der Geschwindigkeit ist. D.h. wenn die Protonen zu langsam sind, ist F_L geringer, und F_E überwiegt, d.h. die Protonen werden nach oben abgelenkt. Wenn die Protonen zu schnell sind werden sie nach unten abgelenkt.

Das dürfte als Erklärung für die 1. Aufgabe reichen.
Ra.Be
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Anmeldungsdatum: 12.01.2008
Beiträge: 410
Wohnort: Bayern

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 22:23:59    Titel:

Lösung Aufgabe 2:

Man hat ja F_E = F_L

F_E = E * Q (Formelsammlung)

F_L = Q * v * B (Formelsammlung)


Da aus der Aufgabenerstellung aber ersichtlich ist, dass die Geschwindigkeit der Protonen nicht ausreicht, um durch das Loch zu treffen, hast du offensichtlich irgendeine Angabe vergessen. Es sei denn, die Abweichung (die Lösung für die andere Teilaufgabe) ist schon gegeben, und kann bei der Rechnung mit einbezogen werden.

Sag mir also, was nun der Fall ist und ich lös dir die Aufgabe...
asbay
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Anmeldungsdatum: 14.01.2008
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2008 - 22:25:00    Titel:

Ra.Be hat folgendes geschrieben:
Zitat:
Zitat:
Magnetfeld sind die linien gegen oben oder?

Stimmt!

Zitat:
Ja also beim kondensator ist oben positiv und unten negativ oder?

Stimmt nicht! (überlege was dann mit einer positiven Ladung passiert)


So kann das auf keinen Fall stimmen! Damit das magnetische Feld und das elektrische Feld so wirken können, wie es bei dieser Aufgabe erforderlich ist, müssen sie senkrecht aufeinander stehen!
Die techn. Stromrichtung entspricht hier der Bewegungsrichtung des Protons.
Man kann deutlich erkennen, dass das Proton, sobald es den Kondensator verlässt, nach UNTEN abgelenkt wird. Mittels Drei-Finger-Regel bzw. auf zahlreiche andere Methoden lässt sich nun erschließen, dass das magnetische Feld auf den Betrachter zuzeigen muss! Damit die Anordnung sinnvoll ist, muss das elektrische Feld eine Kraft in genau die andere Richtung, also nach oben, ausüben. Dies geschieht, in dem die unter Kondensatorplatte positiv und die obere negativ gepolt wird.


MfG Ra.Be


Also mit der Dreifinger-Regel(mit der rechten Hand) komm ich darauf dass der Zeigefinger(richtung des Magnetfeldes nach oben zeigt.
Dann müsste ja beim kondensator unten negativ und oben postiv sein...

ausserdem bin ich nicht prince_erc!

ps: vielen Dank für eure Antworten
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