Ionen im elektrischen Querfeld

Musteraufgaben Elektrostatik - Querfeld GK-Abi 1992
1 von 2
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/muster...
Ionen im elektrischen Querfeld - Lösung
Nach Grundkursabitur Bayern 1992-1-1
a)
Im elektrischen Feld wirkt auf die positiven
Ionen eine konstante elektrische Kraft, die
eine konstant beschleunigte Bewegung in
y-Richtung zur Folge hat (ohne
Anfangsgeschwindigkeit).
In x-Richtung wirkt keine Kraft, so dass in
x-Richtung eine gleichförmige Bewegung
mit der Geschwindigkeit vx vorliegt.
Berechnung der Laufzeit tF im
Kondensator
Berechnung der Geschwindigkeit in y-Richtung am Ende des Kondensators
Auf das Teilchen wirkt die elektrische Kraft:
(1)
Nach Newton II folgt dann für die Beschleunigung in y-Richtung:
(2)
Für die konstant beschleunigte Bewegung in y-Richtung gilt: vy = ay·t (3)
Für die Vertikalgeschwindigkeit am Kondensatorende muss man in (3) die Zeit tF
einsetzen. Berücksichtigt man auch noch die Gleichungen (1) und (2) so ergibt sich:
Hinweis: Verwenden Sie - wenn möglich - immer gleich die spezifische Ladung des
Teilchens, Sie sparen damit eine Rechenoperation!
10.11.2009 17:25
Musteraufgaben Elektrostatik - Querfeld GK-Abi 1992
2 von 2
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/muster...
b)
Der Winkel a, den die Bahn nach Verlassen des Kondensators mit der Horizontalen
bildet, könnte aus der Steigung der Bahn am Ende des Kondensators (Ableitung der
Bahngleichung) bestimmt werden. Hier geht es schneller, wenn man die Vertikal- und die
Horizontalgeschwindigkeit in Beziehung setzt:
c) Nach Teilaufgabe a) kann man für die Vertikalgeschwindigkeit schreiben:
Man sieht aus der Beziehung, dass die Vertikalgeschwindigkeit indirekt proportional zur
Masse des eingeschossenen Teilchens ist, wenn die anderen Größen fest gehalten werden.
Da die Masse des Heliumions etwa viermal so groß ist wie die Masse des Wasserstoffions,
ist die Vertikalgeschwindigkeit des Heliumions beim Verlassen des Kondensators nur ein
Viertel der des Wasserstoffions. Damit verringert sich der Tangens des Winkels α und
somit auch α selbst.
zur Aufgabe
zur Aufgabenübersicht
10.11.2009 17:25