Physik Hilfe Q1?
Ein Leiter von 4cm Länge führt einen Strom von 10 A. Er erfährt die Kraft vom Betrag 20 cN, wenn er senkrecht zu den Feldlinien eines Magnetfeldes steht. Berechnen sie die magnetische Flussdichte.
Ein Elektron tritt mit v = 1,710^5 m/s senkrecht zu den Feldlinien in ein homogenes Magnetfeld der Flussdichte vom Betrag B = 30 mT ein. Berechnen Sie den Betrag der Kraft, die auf das Elektron wirkt.
Hallo zusammen,
ich habe in meinem Physikunterricht folgende Aufgaben nicht richtig verstanden, weshalb ich diese jetzt gerne nacharbeiten würde.
Wir haben den Merksatz für den Betrag der Lorenztkraft aufgeschrieben: FL = e * v * B
v ist dabei die Geschwindigkeit senkrecht zu einem Magnetfeld,
B die Flussdichte,
e die Elektrische Ladung ( nicht ganz sicher ?! ).
Kann mir jemand bei den beiden Aufgaben helfen und diese detailliert Schritt für Schritt erklären, damit ich den nicht verstandenen Stoff aus der Stunde nachlernen kann ?
LG Till
2 Antworten
Wäre da die Formel F = B*I*L nicht passender?
B... magn.Flussdichte
I... Stromstärke
L... Länge des Leiters.
Nun ja, im Eigentlichen kommt man ja von FL = Q * v * B zu F = B*I*L indem...
Q = I*(L/v)
FL = I*L/v*v*B = I*L*B
Umstellen auf B...
B = FL/(I*L)
B = 0,2N/(10A*0,04m) = 0,5T
Für deine zweite Frage brauchen wir die Elementarladung des Elektrons...
e = ~1,602 * 10^(-19)
In der Formel FL = Q * v * B dann...
FL = 1,602 * 10^(-19) * 1,710^5 * 0,03 T = ~7,03*10^(-20) Newton
PS: 7,03*10^(-20) sind circa 70,3 ZeptoNewton, also 70,3 Trilliardstel Newton
Einfach ausrechnen. Wir haben hier Coulomb (C bzw. As [Amperesekunden]), dann die Geschwindigkeit in m/s und die magn. Flussdichte in Tesla.
Also grob gesagt am Ende A*s*m/s*T
Tesla hat die Einheiten... kg/A*s²
Also dann A*s*m/s*kg/A*s² --> m/s*kg/s --> kg*m/s²
Womit man auf N (Newton) kommt. Newton hat nämlich die Einheiten... kg*m/s², nachzulesen auf Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Newton_(Einheit)
Hi, ist die Nachricht an mich gerichtet? Wenn ja, was meinst du mit "Einheiten"?
Verstehe nicht genau, was du willst. Du setzt doch einfach nur in die Formel FL = Q * v * B ein. Denn du willst doch die Kraft errechnen, das auf das Elektron wirkt, oder nicht?
Q... Elementarladung Elektron (e = ~1,602 * 10^(-19))
v... Geschwindigkeit Elektron (v = 1,710^5 m/s --> aus deiner Angabe)
B... mag. Flussdichte ( B = 30 mT ---> auch aus deiner Angabe)
FL = 1,602 * 10^(-19) C * 1,710^5 m/s * 0,03 T = ~7,03*10^(-20) Newton
Hallo Till
zu a):
Mit der Lorentzkraftformel F_L= Q*v*B
(Q=Ladung der Teilchen in Coulomb
v=Geschwindigkeit des Teilchens
B=magnetische Flussdichte)
kannst du "B" herausfinden indem du die Formel nach B= F/(Q*v) umformst.
F ist die 20cN was 0,2 Newton entspricht
Q ist die Elementarladung e was der elektrischen Ladung eines Elektron entspricht. Diese Zahl findest du im Formelbuch, sie beträgt ca. 1,6*10^-19 Coulomb.
Dann brauchst du nur noch die Geschwindigkeit v welches der Lichtgeschwindigkeit entspricht (2,9*10^8 m/s)
Jetzt hast du alle Angaben und kannst "B" ausrechnen.
B= 0,2 N / ( 1,6*10^-19 C * 2,9*10^8 m/s)
= 4310344828 N/Am
Ähnlich kannst du dann bei der 2ten Aufgabe fortfahren... ich hoffe ich konnte dir helfen
Dann brauchst du nur noch die Geschwindigkeit v welches der Lichtgeschwindigkeit entspricht (2,9*10^8 m/s)
Elektronen bewegen sich im Leiter auf keine Fall mit Lichtgeschwindigkeit!
Hey danke für deine schnelle Antwort.
Wie kommst du von dieser Gleichung auf ~7,03*10^(-20) Newton ??
FL = 1,602 * 10^(-19) * 1,710^5 * 0,03 T = ~7,03*10^(-20) Newton
LG Till