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Grundkurs Physik 11/1
Aufgabensammlung zur Lorentzkraft
04.06.2009
Aufgabe 1:
Ein waagerechter Draht von 15 cm Länge wird von einem Strom von 5 A
durchflossen. Geben Sie Betrag und Richtung der magnetischen Flussdichte des
kleinsten Magnetfeldes an, das den Draht mit der Masse 4g noch in der Schwebe hält.
Aufgabe 2:
Ein Proton bewegt sich in einem homogenen Magnetfeld der Flussdichte B = 2 Vs/m2
mit einer Geschwindigkeit v = 7,5 10-5 m/s senkrecht zu den Feldlinien. Berechnen Sie
den Radius seiner Kreisbahn.
Aufgabe 3:
Die magnetische Flussdichte im homogenen Teil des Helmholtz-Spulen-Feldes wird mit
einer Hall-Sonde zu B = 9,65 10-4 T bestimmt. Bei einer Beschleunigungs-spannung
von U = 210 V wird im Fadenstrahlrohr der Durchmesser der Kreisbahn d = 10,2 cm
gemessen. Berechnen Sie daraus die spezifisch Ladung e/m der Elektronen.
Aufgabe 4:
In einem Zyklotron ist der maximale Krümmungsradius der Bahnkurve von geladenen
Teilchen = 0,8 m. Die magnetische Flussdichte beträgt B = 1,5 T. Welche
Potentialdifferenz in einem elektrischen Feld müssten Protonen durchlaufen, damit sie
dieselbe Endgeschwindigkeit wie in dem betrachteten Zyklotron erhalten ?
Aufgabe 5:
Ein gerader Leiter befindet sich in einem homogenen Magnetfeld. Der Leiter wird von
einem Strom der Stärke I = 4,52 A durchflossen. Die Richtung des Stromes und die
Richtung des Magnetfeldes schließen einen Winkel von 450 ein. Die magnetische
Flussdichte B hat den Betrag B = 2,33 10-3 T.
Welchen Betrag hat die auf l = 5 cm Leiterstücklänge wirkende magnetische Kraft F ?
(3,72 10-4 N)
Aufgabe 6:
Ein Elektron wird in einer Elektronenkanone mit der Spannung U = 200 V beschleunigt
und in ein homogenes Magnetfeld senkrecht zu dessen Feldlinien ein-geschossen. In
diesem Feld durchläuft es eine Kreisbahn mit dem Radius r = 4,2 cm.
Welchen Betrag hat die magnetische Flussdichte B des Magnetfeldes ? (1,14 10-3 T).
Aufgabe 7:
Ein Proton beschreibt in einem homogenen Magnetfeld eine auf einem Zylinder zu
denkende Schraubenbahn. Die magnetische Flussdichte beträgt B = 3,5 10-2 T, der
Zylinderradius r = 2,8 m. Der Geschwindigkeitsvektor v bildet mit dem Vektor der
magnetischen Flussdichte den Winkel  = 660.
a) Welche Geschwindigkeit hat das Proton ? (2,5 107 m/s)
b) Welche Zeit T benötigt das Proton für einen Umlauf auf dem Zylinder ? (1,87
10-6 s)
c) Welche Geschwindigkeitskomponente vp hat das Proton in Feldrichtung und
welche Geschwindigkeitskomponente vs hat es senkrecht dazu ? (1,02 107 m/s;
2,28 107 m/s)