Strom und Spannung. Kondensatoren. Braunsche Röhre. Lorentzkraft
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- Kristin Ziegler
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1 Sto und Spannung 1) klä it ignn Wotn dn ntchid zwichn Sto, Stotäk und Spannung. ) in lkton hat di Ladung Q 1, -19 C. Wi il lktonn flißn bi in Sto I1-1 in 1 duch inn Litquchnitt? Kondnaton 1) in Kondnato hat inn Kapazität on µf. Wlch Ladung bfindt ich auf d Kondnato, wnn an in Spannung on 14 V angchlon wid? ) n inn Plattnkondnato it d Plattnfläch 5 c² und d Plattnabtand d4 i Vakuu wid di Spannung 4 V anglgt. a) Wlch Ladung nit d Kondnato auf? b) Wlch Fldtäk hat da lktich Fld i Kondnato? c) Wi ändt ich di Ladung und di Fldtäk, wnn d Plattnabtand bi ibhaltung d Vbindung zu Spannungqull auf gößt wid? 3) chn fü di folgnd Schaltung di Gatkapazität: C 1 3 pf, C 5 pf und C 3 1 nf. aunch Röh In in aunchn Röh wdn lktonn duch di anlignd Hochpannung bchlunigt und tffn auf dn Luchtchi. Duch inn Dauagntn in d Näh d Röhnhal wdn di lktonn abglnkt und tffn u di Stck tzt auf d Schi auf. Wi ändt ich bi ont glich bodnung, wnn di Hochpannung zu chlunign d lktonn gößt wid? a) wid klin b) blibt glich c) wid göß Lontzkaft 1. in lktonntahl titt it in Gchwindigkit on 1,9 * -1 nkcht zu dn Fldlinin in in hoogn Magntfld it d agntichn Fludicht 1, * -3 in. a) klä, wau ich d lktonntahl auf in Kibahn witbwgt. b) chn dn Radiu d Kibahn. c) chib it Hilf d in b) hglittn Glichung, wi ich d Radiu ändn wüd, wnn an Stll d lktonn Potonn in da Magntfld flign? (qualitati). lktonn, di duch 15 V bchlunigt wodn ind, flign nkcht zu dn Fldlinin in in agntich Fld it,85 in und bchibn dot inn Ki on 48 Radiu. a) chn /. b) Mit wlch Gchwindigkit lan di lktonn di nodnöffnung. Wi lang bauchn Si fü inn lauf?
2 LÖSNGN Sto und Spannung 1. Sih Hft. IQ/t > In /t > ni t/ n 4197 lktonn Kondnaton 1. gg.: g.: Q wid di Dfinitionglichung d Kapazität wndt: Löung: ntwot: D Kondnato it it,8 C gladn.. b) c) Wid di Vbindung zu Spannungqull bibhaltn, ändt ich di Spannung nicht. Da ich ab duch di Vgößung d Plattnabtand di Kapazität klint, ändn ich auch di Ladungn auf dn Plattn.
3 ntwot: a) Ladung 4,43* -8 C b) Fldtäk V/ c) Fldtäk: V/ Ladung:,95* -8 C 3. In di Schaltung ind C 1 und C in Rih gchaltt und gbn zuan aunch Röh 1. a) it ichtig, wid klin. in höhung d chlunigungpannung füht zu in Vgößung d Gchwindigkit d lktonn. Di blnkung d lktonn duch dn Magntn folgt duch di Lontzkaft, dn tag ich au F ** gibt. Dait wikt auf chnll lktonn in göß Kaft. Di Lontzkaft wikt nkcht zu Flugichtung d lktonn, i zwingt i al Radialkaft auf in Kibahn. Fü di täg gilt: Lontzkaft Radialkaft, ** *²/ und nach ugtllt */*. in gößn Gchwindigkit ntpicht bi ont kontantn Gößn in gößn Radiu, d.h. in gingn blnkung. Lontzkaft 1. gg.: 1,9 g.: 1, 3
4 Löung: ntwot: a) Vlät da lkton di chlunigungtck, wüd ich it in kontantn Gchwindigkit gad au wit bwgn (äghitgtz). Da ich di lktonn ab nkcht zu dn Magntfldlinin bwgn, di hi on d obacht wg gichtt ind (o: N, hintn S), wikt nkcht zu wgungichtung auf di lktonn in Kaft. Di uft in zwit Gchwindigkitkoponnt ho, di nach untn gichtt it. Dait bwgt ich da lkton ntpchnd d ultind Gchwindigkit chäg nach untn. Da di Kaft auf da lkton it kontant Göß, ab tändig ändnd Richtung i nkcht zu d ultind Gchwindigkit wikt, füht da lkton in Kibwgung duch. Di Lontzkaft wikt hi al Radialkaft. b) Radialkaft Lontzkaft F F L R 31 9,11 1,9 19 1, C1,,9 3,9 3 1 c) Da in d obn thndn Glichung nu di Ma göß wid, all andn Gößn ab kontant blibn, wid d Radiu auch göß. Phyikalich ghn bdutt da, da di Potonn täg ind, h Ma habn und dait inn gößn ogn bchibn. D Radiu d lktonnbahn btägt,9.. gg.: 15V,85 48 * -3 g.: a) b),t
5 Löung: a) Gchwindigkit d lktonn: l Käftglichhit: Di Radialkaft wid duch di Lontzkaft aufgbacht. C 1,8 4 F F 11 4 L R b) Gchwindigkit 7, Zit fü inn lauf: 4,15 8 π π ntwot: Di pzifich Ladung fü da lkton btägt 1,8 * -11 C/. Da lkton fligt it in Gchwindigkit on 7,* / und bnötign 4,15 * -8 fü inn lauf. 4. gg.: 3 b 5 8,, 1 5 α g.: b) a)
6 Löung: a) Di lktonn kon it in nfanggchwindigkit in dn Kondnato gflogn. Si bitzn alo bit tich ngi. Duch di chlunigung i Innn d Kondnato höht ich di ngi. Dazu wid an dn lktonn bit ichtt. Di dazu notwndig ngi wid o lktichn Fld aufgbacht. D natz lautt alo: ngi d lktichn Fld ngiändung d lktonn. Wi goß it di Ändung d tichn ngi? lo gilt: Di Spannung it di a Kondnato anlignd Spannung. Dait hält an üb dann V 9,9 5 4, C 1, 9,11 inhitn: [ ] [ ] V V W N N C 3 b) I hoognn Magntfld bwgn ich lktonn, di nkcht zu dn Fldlinin in da Fld inttn, auf in Kibahn. Di dazu notwndig Radialkaft wid on d Lontzkaft aufgbacht. gilt: F F R L
7 D Radiu d Kibahn it unbkannt. Wi knnn ab dn Winkl, unt d di lktonn abglnkt wdn olln. Da d Radiu nkcht auf d Gchwindigkitkto tht, läßt ich in chtwinklig Dick kontuin. gilt: b inα b inα Dait kann nun di agntich Fludicht bchnt wdn: 31 9,11 8, 19 1, C3,4 4 inα b 4 1 in5 ntwot: inhitn: [ ] C N 1 W V N V [ ] 1 Di lktich Fldtäk it 9 V/ und di agntich Fludicht 4 goß. 5. gg.: Q g.: 4u 5 1 3,
8 Löung: α-ilchn ind Hliukn. Si bthn au zwi Potonn und zwi Nutonn. Ih Ladung it oit di dopplt lntaladung. Di Ma d ilchn it di ifach atoa Mainhit u. Di α-ilchn wdn duch di Lontzkaft auf in Kibahn gzwungn. Di dazu notwndig Radialkaft wid on d Lontzkaft aufgbacht: F F L R Q Q 4u 19 1, 5 1, 14, inhitn: [ ] [ ] C V W N Di tich ngi it: 4u 1,,98 4,4MV 13 7 J,5 1 ntwot: Di ilchn flign it in Gchwindigkit on 14,5 * /. Ih tich ngi btägt 4,4 MV.
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j œ œ j œ j œ Œ Œ j œ œ œ œ ein - fach, ein - fach nur
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b. Behandeln Sie das gezeigte Pendel als physikalischen Pendels und berechnen Sie dessen Schwingungsdauer für den Fall einer ungedämpften
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30.0.03 6. beit, negie, Leitung a it beit? Heben: ewegung Halten: tatich g g it halten: gefühlte beit phikalich: keine beit Seil fetbinden: Haltepunkt veichtet keine beit. Mit Köpegewicht halten: keine