Physik lorenzskraft?
Hallo schreibe Arbeit darüber und verstehe nix kann jemand lösen hab schon alles versucht
1 Antwort
Ich fang an mit 4.
a) die Elektronen bewegen sich bis zum Magnetfeld natürlich geradlinig bis zu diesem eintrittsloch, da sie von der kondensatorplatte angezogen werden. Danach benutzt du die linke Hand Regel (da elektonen -> physikalische Stromrichtung)
Bewegungsrichtung Elektron (Daumen) nach rechts
Magnetfeldrichtung (Zeigefinger) nach "hinten" ins Blatt hinein (da das Kreuz so aussieht als würdest du einen Pfeil von hinten beobachten, der Pfeil fliegt also in die Ebene hinein)
Lorentzkraft ist der angewinkelte Mittelfinger und voila, der zeigt nach unten also wird das Elektron nach unten abgelenkt, sobald es in das Magnetfeld eintritt und wenn du nun den Daumen deiner linken Hand (Bewegungsrichtung Elektron) immer weiter nach unten drehst (mit dem Rest der Hand) da das Elektron ja da lang abgelenkt wird siehst du wie die Lorentzkraft anfängt nach links zu zeigen also eine (halb)Kreisbahn entsteht im Magnetfeld
b) du hast ja eine Kreisbahn, die durch die Lorentzkraft, die ja zum Mittelpunkt der Kreisbahn zeigt, woraus eine Radialkraft resultiert (wenn du eine Kreisbahn hast, hast du die immer) die ja dann genauso groß wie die Lorentzkraft sein muss damit die Kreisbahn stabil ist also:
F(radial)=F(Lorentz)
(Formeln aus dem Tafelwerk einsetzen: )
(m*v²)/r = Q*v*B wir wollen nach r (radius) umstellen also:
(m*v²)/r = Q*v*B | *r
m*v² = r*Q*v*B | ÷ (Q*v*B)
(m*v²)/(Q*v*B) = r
Und da du oben im Zähler im v² ein v hast und unten im Nenner ein v hast kürzt sich v²/v = v raus weil v² = v*v und v*v/v
v/v ist 1 also v*1 also v
Also (m*v)/(Q*B) = r fertig
m(elektron)= 9,11 x 10^(-31) Kilogramm (kg)
Q(elekton)=Ladung=e = 1,602*10^-19 Coulomb
v= gegeben = 3,25*10⁷ m/s
B=20 microTesla = 2*10^-5 T
Setze alle Werte ein und du kommst auf
r=9,24 m (Meter)
c) masse oder Ladung des Elektrons sind unveränderbar, also r ≈ v/B also wenn r jetzt kleiner werden soll muss das Verhältnis von v/B kleiner werden, entweder indem man die Geschwindigkeit verringert, mit dem die Elektronen ins Feld eintreten oder indem man die magnetische Flussdichte B (wie eng die Kreuze in der Zeichnung aneinander sind) vergrößert
2. Blatt
1.) Also erstens haben wir ein elektrisches Feld um das Elektron zu beschleunigen, damit haben wir die Energie des elektrischen Feldes und die ist abhängig von U (Spannung) und Q (Ladung), weil umso größer die Spannung umso "mehr" will das Elektron sich bewegen und umso größer die Ladung also umso negativer das Teilchen z.B. umso mehr wird es also von einem positiven Pol angezogen und von einem negativen abgestoßen. Also da E≈{U;Q} folgt:
E=U*Q
Und da das Elektron beschleunigt wird erhält es eine Geschwindigkeit und damit eine kinetische Energie (Bewegungsenergie, da es sich ja bewegt)
E=½*m*v² = (m*v²)/2 (Tafelwerk)
Beide Energien müssen gleich sein, da die Bewegungsenergie ja durch die elektrische Energie "entsteht", weil das elektrische Feld (auch Linearbeschleuniger genannt, echt fies dass euer Lehrer nicht gleich elektrisches Feld sagt) das Teilchen auf seine kinetische Energie beschleunigt
Also E(elektrisch)= E(kinetisch/Bewegung)
Q*U=(m*v²)/2 wir wollen nach v umstellen also
Q*U=(m*v²)/2 | *2
2*Q*U=m*v² | ÷m
(2*Q*U)/m = v² und die Umkehrung von ² ist die Wurzel also
v= Wurzel von (2*Q*U/m) fertig
2.) U=6kV = 6 Kilovolt (so wie ein Kilometer 1000 Meter sind ist ein Kilovolt 1000 Volt)
Also U=6000 V
m und e( = Q also die Ladung, man sagt nur e beim Elektron dazu) stehen oben
Setzt du ein:
v=4,6*10^7 m/s (vergiss nie die Einheiten aufzuschreiben)
3. Millikan Versuch (Kurzfassung)
Ziel: Elementarladung e vom Elektrons bestimmen
Wie? Gleichgewicht zwischen Gravitationskraft, die einfach oder wenig fach negativ geladene Öltropfchen nach unten zieht und elektrische Kraft, die dagegen wirkt und sie wie ein Magnet nach oben zieht bis Gleichgewicht erreicht ist.
Messen: die Messwerte haben einen größten gemeinsamen Teiler, da die Öltröpfchen ja mal durch ein Elektron, mal 2 bis 3 Elektronen negativ geladen sind ist der Teiler die elementarladung (siehst du in einem Messwertgraphen dann)
Korrektur: so nen Typ, hab den Namen vergessen, hat noch Auftriebs und Reibungskraft als Korrekturgrößen mit rein gebracht wodurch es genauer wurde
4. Die Lorentzkraft:
1) linke Hand Regel, wirkt nach rechts unten, 90° Winkel zur Bewegungsrichtung des Elektrons
2) wirkt nach unten
3) Winkel zwischen Bewegung und Magnetfeldrichtung ist 0° also keine Lorentzkraft
Ich hoffe ich komm nicht zu spät und konnte helfen, frag wenn noch Fragen da sind
