Grundkurs Physik 2. Klausur Thema: Bewegte Ladungen in Feldern

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Nadine Mina Schreiber
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1 Datu ae, Vornae Grundkur Phyik. Klauur Thea: Bewegte adungen in eldern Seeter: 11/ Hilfittel: Tafelwerk, Tachenrechner Arbeitzeit: Teil A - 30 in (ohne Hilfittel) Teil B 60 in (it Hilfitteln ae: Vornae: Aufgabe B Bewertungaßtab Teil A /10 B Punkte Teil B / / / / / / / Sue / Punkte Anzahl der abgegeben Seiten:

Datu ae, Vornae Teil A 1. Zeichne Sie die eldlinien in den dargetellten eldern ein. [] a. b.

In welcher Richtung wird da poitive Teilchen bei Durchlaufen de geladenen Kondenator abgelenkt? [1] 4.

Wie nennt an die in der atur vorkoende kleinte elektriche adung? ennen Sie ein Teilchen, da genau diee adung beitzt.

2 Datu ae, Vornae Teil A 1. Zeichne Sie die eldlinien in den dargetellten eldern ein. [] a. b.. Geben Sie die Spannung an, u ein lektron it einer nergie von 300 ev zu bechleunigen. [1] 3. In welcher Richtung wird da poitive Teilchen bei Durchlaufen de geladenen Kondenator abgelenkt? [1] 4. In welcher Richtung wird ein lektron bei Durchlaufen de Magneten abgelenkt? [1] 5. Wie nennt an die in der atur vorkoende kleinte elektriche adung? ennen Sie ein Teilchen, da genau diee adung beitzt. [] 6. Geben Sie zwei phyikaliche Größen an, von denen die elektriche eldtärke eine Plattenkondenator abhängt. [] 7. Geben Sie eine phyikaliche Größe an, von der die ludichte de Magnetfeld einer Spule abhängt. [1]

3 Datu ae, Vornae Teil B 1. Die obere Platte eine i Vakuu befindlichen Kondenator it horizontal liegenden Platten it negativ geladen. Zwichen den Platten befindet ich ein poitiv geladene Teilchen der adung Q und der Mae in Ruhe und wird freigegeben Skizzieren Sie da eldlinienbild i Innern de Plattenkondenator. ennen Sie die Kräfte, die auf da Teilchen wirken und zeichnen Sie die Kraftvektoren in die Skizze ein. [3 B] Da Teilchen beitzt eine Mae von 1,6 kgund eine adung von3,0 10 C. Der Plattenabtand beträgt 3,5 c und a Kondenator liegt eine Spannung von 350 V an. Berechnen Sie die Zeit, nach der da Teilchen an der oberen Platte auftrifft, wenn die Bewegung an der unteren Platte it v 0 = 0 beginnt. [7 B] 1.3. Betien Sie die etiche nergie in ev, die da Teilchen bei Auftreffen auf die obere Platte beitzt, wenn da Teilchen 61 bi zu Auftreffen benötigt. [4 B] 7. in horizontal gerichteter lektronentrahl tritt it der Gechwindigkeit v0 = 1, von link in ein vertikal gerichtete, hoogene Magnetfeld der ludichte 15 T ein. Der ordpol de Magnetfelde befindet ich oben, der Südpol unten. Dabei wird der lektronentrahl auf eine Kreibahn abgelenkt..1. rtellen Sie für dieen Sachverhalt eine Skizze. Betien Sie die Richtung der Ablenkung. Tragen Sie in die Skizze die Vektoren der Bewegungrichtung v, der ludichte B und der ablenkenden orentzkraft. Verwenden Sie dazu ein karteiche Koordinatenyte. [4 B].. Berechnen Sie die Größe der orentzkraft. [ B].3. Betien Sie den Radiu der Kreibahn, auf der ich der lektronentrahl bewegt. [5 B] 3. Die nebentehende Skizze zeigt i linken Teil die Bechleunigung von lektronen in eine elektrichen ängfeld durch Spannung U x auf die Gechwindigkeit v 0. Die lektronen gelangen in elektriche Querfeld (Ablenkpannung U y ), werden dort abgelenkt und verlaen den Kondenator in einen feldfreien Rau. Schließlich treffen die lektronen auf einen euchtchir. Die geate Anordnung befindet ich i Vakuu Berechnen Sie die Gechwindigkeit, die die lektronen bei einer Bechleunigungpannung U x von 00 V erreichen. [ B] 3.. Der Ablenkkondenator hat einen Plattenabtand d =,6 c. Die änge der Kondenatorplatten l beträgt 5,0 c. Da elektriche Querfeld wird durch eine Spannung U y von 350 V erzeugt. Überprüfen Sie rechnerich, ob der lektronentrahl den Ablenkkondenator wieder verlaen kann. [3 B]

4 Datu ae, Vornae öungen Teil B: öungweg 1 (lang) Die Probeladung vollzieht eine gleichäßig bechleunigte Bewegung, da die elektriche eldkraft wirkt. Dehalb wird die Bechleunigung benötigt, die ich au de ewtonchen Grundgeetz ergibt. Die elektriche eldkraft erhält an, in de an zunächt die elektriche eldtärke berechnet. U = d 350V = 0,035 kv = 10 = Q = C 8 = 3 1 C = a a = 3 a = 1,6 8 a = 18,75 kg a = t a 0,035 18,75 0,061 öungweg (kurz) Über den nergieerhaltungatz wird zunächt die Gechwindigkeit der Probeladung betit. Danach kann die Zeit berechnet werden (bechleunigte Bewegung) Q U = v Q U 1 3 C 350V 1,6 kg 1,14 v t = v 0,035 1,14 0,061

5 Datu ae, Vornae 1.3. öungweg 1 (lang) ür die Berechnung der etichen nergie wird zuert die Gechwindigkeit benötigt, die ich au de Gechwindigkeit-Zeit-Geetz der bechleunigten Bewegung ergibt. Dann kann die etiche nergie berechnet werden. at = v 18,75 0,061 1,6 kg = 1,14 1,14 = 1,04 J öungweg (kurz) 649MeV ach de nergieerhaltungatz gilt: = Q U = 3 1 = 1,04 649MeV C 350V J.1... = Q v B = 1,60 ==, C 1, 7 0,015T.3. v = r v r = 31 9,109 kg 1, r = 14,88 r = 4,5 7

6 Datu ae, Vornae 3.1. e U = v eu 19 1,60 C 00V 31 9,109 kg 8387 k 3.. e U l y1 = d v 19 1,60 C 350V 0,05 y1 = ,109 kg 0, y, 1 Der lektronentrahl trifft nicht auf den Ablenkkondenator, da die Ablenkung kleiner it al die Hälfte de Plattenabtand.

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