Geschwidnigkeit von Elektronen im Elektronenstrahl?

Fatto diretto al punto (Ich komme direkt zum Punkt, wie der Italiener sagen würde).

Ein zylinderförmiger Elektronenstrahl hat einen Durchmesser von 0.5 mm. Der Strahl enthält 2 × 10^8 Elektronen pro Kubikmillimeter. Die Energie der Elektronen beträgt 0.3 keV.

a) Wie schnell sind die Elektronen im Elektronenstrahl?

b) Berechnen Sie den elektrischen Strom.

c) Der Elektronenstrahl durchläuft ein transversales magnetisches Feld von 2 Tesla. Berechnen Sie den Krümmungsradius der Kreisbahn im Magnetfeld.

Jensek81'scher Ansatz

a) E_kin = 1/2 m v²

Umformen zu v = Wurzel (2 E / m)

E = 0,3keV = 0,3 * 10³ * (1,6022*10^-19)

m = 9,11*10^-31 kg

Einsetzen: v = Wurzel (2 E / m) = v = Wurzel (2 * 0,3 * 10^-3 / (9,11*10^-31 kg))

= 10272468,08 m/s

b) Stromstärke Elektronenstrahl

I = n * e * A * v

n = Dichte = 2 * 10^-8 e/cm³ = 2*10^-14 e/m³

e = 1,6022 * 10^-19 C

A = π r², wobei d = 2 * r (da Zylinder) =>> 0,5 mm = 2 * r => r = 0,25 mm = 0,00025 m

V = 10272468,08 m/s (aus vorheriger Aufgabe)

Einsetzen: I = n * e * A * v = 2 * 10^-14 e/m³ * 1,6022 * 10^-19 C * π * (0,0025m)² * 10272468,08 m/s

= 6,46 * 10^-5 A

c) r = (mv)/(e*B)

= (9,11*10-31 kg * 10272468,08 m/s) / (1,6022*^10^-29 * 2 T) = 2,92*10^-5 m

Stimmt das so? Insbesodnere die 10272468,08 m/s erscheinen mir doch sehr skrupellos...

Bewegung, Geschwindigkeit, Energie, rechnen, Kraft, Elektrotechnik, Beschleunigung, Formel, kinetische Energie, Mechanik, Physik, elektrisches Feld, Kinematik
Trägheitsgesetz?

Hallo,

Ich habe mich heute etwas mit dem Trägheitsgesetz auseinandergesetzt und habe paar Fragen. Das Trägheitsgesetz geht davon aus, dass ein Körper in seiner Bewegung unveränderlich bleiben will und wird, solange keine andere Kraft auf dieses Objekt/den Körper wirkt. Damit der Körper in seiner Bewegung unveränderlich bleibt, setzt er eine entgegengesetzte Kradr aus, um seinen Bewegungszustand zu behalten. Dazu habe ich mir folgendes Expermiment angeschaut: ein Stein wird auf einer Karte platziert und die Karte auf einem Becher. Der Stein steht im ersten Moment still und will auch still bleiben, dass bedeutet gleichzeitig auch, dass er auf der Karte bleiben will (wenn er runterfällt, würde ja sein Bewegungszustand verändert werden). Wenn man ja sagt, dass ein Körper träger ist, bedeutet dies ja, dass es besser seinen Beweugungszustand beibehalten kann. Wenn wir jedoch die Karte schnell wegziehen, kann der Stein nicht (habe ich so gelesen) reagieren und fällt runter. Je größer die Masse, desto träger ein Körper. Aber warum fällt dann ein schwerer Stein dann schon bei langsamen wegziehen runter und ein kleinerer (kleinere Masse) nicht? Wenn es ja träger ist. Ich glaube ich habe einen kleinen Denkfehler, aber komme gerade nicht auf die Lösung. Außerdem weiß ich noch, dass man zwischen stillstehenden Körperen und sich bewegenden Körpern unterscheiden muss. (Bewegende Körper wollen ihrer Bewegungszustand beibehalten, also bei einer Bremsung gehen wir auch im Auto nach vorne). (Wenn wir aber still stehen, wollen wir ja still stehen bleiben).

Kann mir jemand dieses Experiment ganz genau erklären, wie welche Kräfte wirken?

Zudem, ich versteh zwar gut warum wir beim bremsen nach vorne gehen. Jedoch verstehe ich nicht ganz, warum man beim Beschleunigen in den Sitz gepresst wird. (Ist es weil wenn wir beschleunigen, gehen wir ja nach vorne, unser Körper jedoch, will seinen Bewegungszustand nicht wechseln und wirkt mit einer Kraft entgegen?)

Geschwindigkeit, Kraft, Beschleunigung
Klasse 12 Physik Leistungskurs Massenspektrometer Einheitenbetrachtung Hilfe?

Einen wunderschönen Guten Tag, ich habe zu Montag, dem 21.08.2023 einen Vortrag zum Thema Massenspektrometrie zu erledigen. Ich bin auch echt gut dabei, jedoch bin ich nun auf ein Problem gestoßen. Nachdem ich die Formel zur Berechnung der Masse eines Ions aufgestellt habe, mit dem Ansatz: Lorenzkraft = Zentripetalkraft, welches ich nach der Masse umgestellt habe. Dabei fällt mir die Einheitenbetrachtung echt schwer. Im Internet habe ich nichts Passendes dazu gefunden und Chat GPT ist zu dumm dafür. Ich habe ebenfalls versucht meinen Physiklehrer zu kontaktieren, er hat mir nur Mut zugesprochen und meinte, ich schaffe das schon ;/. Chat GPT hat mir lediglich den Ansatz gegeben, dass das ganze am Ende was mit Watt bzw. dem Impuls zu tun hat. Ich kann es aber absolut nicht nachvollziehen, kann mir dort jemand schnell helfen? Ich habe sämtliche Ansätze schon durchprobiert, aber bislang ohne Erfolg. Ich sitze mittlerweile bestimmt schon 2h nur an der Einheitenbetrachtung, nun wird es langsam mal Zeit mir irgendwie sinnvolle Hilfe zu holen!

Zentripetalkraft = Lorenzkraft

(m*v^2)/r = q*v*B | *r | : v --> v kürzt sich raus

-->

m = (q*r*B) / v

Einheitenbetrachtung: (Ansatz)

[m] = (q*B*r)/v

Was rauskommen muss:

m = kg

q: Ladung des Teilchens in Coulomb (C)

B: Magnetfeldstärke in Tesla (T)

r: Radius der Kreisbahn in Metern (m)

v: Geschwindigkeit der Teilchens in (m/s)

Vielen Dank für Eure Hilfe!

Bitte nur zielführende Antworten!

Geschwindigkeit, Kraft, Formel, elektrisches Feld, Kreisbewegung

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