Aufgabenblatt 17 Ladungen im Magnetfeld

Leistungskurs Physik 12/1
Aufgabensammlung zu Ladungen im Magnetfeld
09.09.2008
Aufgabe 115:
Ein Elektron fliegt durch ein Magnetfeld. Das Magnetfeld hat am Ort des Elektrons die
magnetische Flussdichte B = 2,15 10-4 T, das Elektron hat die Geschwindigkeit v =
4,22 106 m/s. Auf das Elektron wirkt die Lorentzkraft f = 1,26 10-16 N.
Welchen Winkel  bildet der Geschwindigkeitsvektor v des Elektrons mit dem Vektor B
der magnetischen Feldstärke (60,20).
Aufgabe 116:
Ein Elektron wird in einer Elektronenkanone mit der Spannung U = 200 V beschleunigt
und in ein homogenes Magnetfeld senkrecht zu dessen Feldlinien eingeschossen. 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 117:
Ein elektrisch geladenes Teilchen beschreibt i n einem Magnetfeld eine Schraubenbahn
mit konstanter Steigung oder eine Kreisbahn. Schrauben- und Kreisbahn verlaufen auf
einem Zylinder, dessen Achse eine Feldlinie ist. Es ist zu zeigen, dass die
Winkelgeschwindigkeit w, mit der das Teilchen die Zylinderachse umläuft, von der
Teilchengeschwindigkeit unabhängig ist.
Anleitung: Zerlegen Sie die Teilchengeschwindigkeit v in die Komponenten vp und vs,
vp ist zu den Feldlinien parallel und vs steht senkrecht zu ihnen.
Aufgabe 118:
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)
Aufgabe 119:
Ein mit der Spannung U = 100 V beschleunigtes Elektron durchläuft in einem
homogenen Magnetfeld mit der Flussdichte B eine Kreisbahn mit dem Radius re = 30
cm. Welchen Radius hat rHe hat die von einem Heliumkern beschriebene Kreisbahn,
wenn der Kern mit der gleichen Spannung wie das Elektron beschleunigt wird und sich
im gleichen Magnetfeld bewegt (18,1 m)
Aufgabe 120:
Eine Hochspannungs-Gleichstrom-Freileitung überträgt bei einer Spannung von U =
1150 V die Leistung P = 6 109 W.
Welche magnetische Kraft üben die parallelen Leitungen pro 100 m Länge aufeinander
aus, wen sie im Abstand r = 8 m voneinander aufgehängt sind ? (68,1 N) .
Aufgabe 121:
Ein sehr langer gerader Leiter und ein dazu paralleles kurzes Leiterstück der Länge l =
25 cm werden vom Strom der gleichen Stärke I durchflossen. Der Abstand der beiden
Leiter voneinander beträgt r = 4,5 cm. Der kure Leiter wird von dem langen mit der
Kraft F = 10-5 N angezogen.
Welche Stärke hat der in den Leitern fließende Strom ? (3 A)