Höhere Experimentalphysik I - WS 2016/17 -

Höhere Experimentalphysik I
- WS 2016/17 1. Übungsblatt
XX.11.2016
Aufgabe 1: Teilchen im elektrischen Feld
a) Berechnen Sie die kinetische Energie eines Elektrons, das eine Potentialdifferenz von 1 V durchlaufen hat.
b) Berechnen Sie die notwendige Energieaufnahmen für ein e, p und U4+ -Ion, um v = 0,7c zu erreichen.
c) Bestimmen Sie die notwendige Beschleunigungsstrecke, um die in Aufgabe b) berechnete Energieaufnahmen in einem Beschleunigungsfeld von E = 6 MV/m zu erreichen.
Aufgabe 2: Der Gauß’sche Satz
a) Berechnen Sie das elektrische Feld und das Potential eines homogenen, zylindrischen Elektronenstrahls,
der sich mit der Geschwindigkeit v c bewegt. Stellen Sie beides graphisch dar.
b) Was passiert wenn die Dichte des Teilchenstrahlsnichthomogen, sondern einer thermischen (eΦ kB T)
)
Boltzmann-Verteilung entspricht. (ne = n0 · exp k−eΦ
b Te
c) Was passiert mit den elektromagnetischen Eigenfeldern, wenn sich der Strahl nun mit v = c bewegt?
Aufgabe 3: Vergleich zwischen elektrischer and gravitativer Kraft.
Berechnen Sie aus der Gravitationskraft die elektrische Kraft zwischen Sonne und Erde unter der Annahme
beide wären durch Ladungen repräsentiert. Wie schnell wäre ein Proton im Potential dieser beiden Ladungen? Vergleichen Sie Ihr Ergebnis mit der Geschwindigkeit des Sonnenwindes und der Geschwindigkeit des
Sonnenwindes, würde er ausschließlich über den Strahlungsdruck der Sonne beschleunigt.
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