Komplex VII: Magnetisches Feld

LK Physik Mattis
Komplex VII: magnetisches Feld
E 75 Ein gerader Leiter befindet sich in einem homogenen Magnetfeld. Durch den Leiter
fließt ein Strom mit der Stromstärke 4,52 A. Die Richtung des Stromes und die Richtung des
Magnetfeldes schließen einen Winkel von 45° ein. Die magnetische Flussdichte hat einen
Betrag von 2,33 mT. Welchen Betrag hat die auf ein 5 cm langes Stück dieses Leiters
wirkende magnetische Kraft?
(0,372mN)
E 76 Ein gerader 0,1 m langer Leiter wird von einem Strom der Stromstärke 2,5 A
durchflossen. Der Leiter befindet sich in einem homogenen Magnetfeld mit einer Flussdichte
von 55 mT. Dabei wirkt auf ihn eine Kraft von 9,72 mN. Welchen Winkel schließen Leiter
und Feldrichtung ein?
(45°)
E 82 Eine kurzgeschlossene Leiterschleife wird in einem homogenen Magnetfeld mit der
Winkelgeschwindigkeit ω um eine Achse gedreht. Die Achse liegt in der Schleifenebene und
steht senkrecht zur Flussdichte des Magnetfeldes. Es ist zu zeigen, dass die Leistung P, die
zur Drehung der Leiterschleife aufgebracht werden muss, dem Quadrat der
Winkelgeschwindigkeit proportional ist.
E 83 Eine rechteckige geschlossene Leiterschleife wird wie in der Abbildung in ein
homogenes Magnetfeld eingeschoben. Sie ist aus 2 mm starkem, rundem Kupferdraht
gefertigt, ihre Länge beträgt 10 cm, ihre Breite 4 cm. Das Magnetfeld hat eine Flussdichte von
m
25 mT. Die Schleife wird senkrecht zum Magnetfeld mit einer Geschwindigkeit von 5,5
s
bewegt. Die Schleifenebene steht ebenfalls senkrecht zum Magnetfeld.
a) In welchem Abschnitt des Bewegungsablaufes wirkt auf die Leiterschleife eine bremsende
Kraft?
b) Welchen Betrag hat diese Kraft?
(3,59 mN)
c)Welche Energie muss aufgewendet werden, um die Schleife mit der angegebenen
Geschwindigkeit ganz in das Magnetfeld einzuführen?
(0,359 mJ)
d) Um welche Strecke könnte man einen 1 g schweren Körper mit dieser Energie anheben?
(36,6 mm)
b
B
l
v
m
durch ein homogenes
s
Magnetfeld mit der magnetischen Flussdichte 12 mT. Der von dem Geschwindigkeitsvektor
und dem Flussdichtenvektor eingeschlossene Winkel beträgt: 0°; 35°; 90°; 180°.
Berechne den Betrag der auf das Elektron wirkenden Kraft.
(0 N; 1,1  10 16 N; 1,92  10 16 N; 0 N)
E 84 Ein Elektron fliegt mit einer Geschwindigkeit von 105
E 85 Ein Elektron fliegt durch ein Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,215 mT. Die
m
Geschwindigkeit des Elektrons beträgt 4,22  10 6 . Auf das Elektron wirkt eine Lorentzkraft
s
16
von 1,26  10 N .
Welchen Winkel schließen die Vektoren von Geschwindigkeit und magnetischer Flussdichte
ein?
(60,2° bzw. 119,8°)
E 87 Ein Elektron wird in einer Elektronenkanone mit einer Spannung von 200 V
beschleunigt und in ein homogenes Magnetfeld senkrecht zu dessen Feldlinien eingeschossen.
In diesem Feld durchläuft es eine Kreisbahn mit einem Radius von 4,2 cm.
Berechne die magnetische Flussdichte des Feldes.
(1,14 mT)
E 92 Ein mit der Spannung U beschleunigtes Elektron durchläuft in einem homogenen
Magnetfeld mit der Flussdichte B eine Kreisbahn (Radius 30 cm).
Welchen Radius hat die von einem Heliumkern (Ladung 2e) beschriebene Kreisbahn, wenn
der Kern mit der gleichen Spannung wie das Elektron beschleunigt wird und sich im gleichen
Magnetfeld bewegt?
(18,1 m)
E 93 Ein Elektron und ein Heliumkern werden mit den Geschwindigkeiten v e und v He in ein
Magnetfeld eingeschossen, die Geschwindigkeitsvektoren stehen senkrecht zu den Feldlinien.
Die beiden Teilchen beschreiben Kreise mit dem gleichen Radius.
In welchem Verhältnis stehen die beiden Geschwindigkeiten zueinander?
(3650 : 1)