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Physik 12-GK Übungen zur Klausur am 13.4.2016
1. Zum Messen der Lorentz-Kraft stehen zwei verschiedene Drahtbügel zur Verfügung
(Abbildung im Maßstab 1:1), die beide bis zur gestrichelten Linie in das Magnetfeld
eintauchen. Das Magnetfeld verläuft in die Zeichenebene hinein und hat eine
Flussdichte von B = 0,12 T. Durch die Drahtbügel fließt. in beiden ein Strom von I =
8,5 A. Gib die Richtung der Kraft auf die einzelnen Leiterstücke an, berechne
jeweils ihren Betrag und berechne den Betrag der Kraft, die insgesamt auf die
Aufhängung wirkt.
–
+
Bügel 1
–
+
Bügel 2
2. Im Fadenstrahlrohr wird der Weg freier Elektronen in einem stark verdünnten Gas
durch ein blaues Leuchten sichtbar. Im vorgeführten Versuch betrug die Spannung
U = 250 V, das Magnetfeld hatte ein Flussdichte von B = 1,33 mT.
(a) Zeige, dass aus der Spannung die Geschwindigkeit der Elektronen mit der
2⋅e⋅U
Formel v=
berechnet werden kann und gib die Geschwindigkeit der
m
Elektronen an. [Ergebnis etwa 9,4·106 m/s]
(b) Begründe, warum sich die Elektronen im Magnetfeld auf einer Kreisbahn
bewegen.
(c) Berechne den bei den vorgegebenen Werten zu erwartenden Bahnradius.
(d) Historisch diente der Versuch
auch dazu, die Masse der
Elektronen zu bestimmen. Stelle
eine Formel auf, mit der bei
diesem Versuch die
Elektronenmasse aus U, B, r und
e bestimmt werden kann.

3. Ein Jumbo-Jet mit einer Spannweite von 64,56 m fliegt mit einer Geschwindigkeit
von v = 900 km/h im rechten Winkel zum Erdmagnetfeld, das dort eine Flußdichte
von B = 0,6·10-4 T hat.
(a) Erkläre, wieso zwischen den Flügelspitzen eine Spannung entsteht.
(b) Wie hoch ist diese Spannung?
B
4. Ein waagerecht liegender Kupferstab wird in
einem parallel zum Erdboden verlaufenden
Magnetfeld quer zum Feld ausgerichtet und
fallengelassen. Seine Enden sind mit einem
Spannungsmessgerät verbunden, ohne dass
U
dadurch die Fallbewegung gestört wird.
(a) Wie ändert sich die Anzeige des
Messgerätes während des Fallens?
(b) Der Stab ist 30 cm lang, die magnetische
Flussdichte beträgt 0,15 T. Berechne die Höhe der Spannung, die nach 1 m
Fallstrecke gemessen wird, und die Höhe der Spannung nach 2 m Fallstrecke.