Geschwindigkeitsfilter Proton
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Solution
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The following quantities appear in the problem:
elektrische Ladung \(q, Q\) / Magnetische Flussdichte \(B\) / elektrische Spannung \(U\) / Energie \(E\) / Geschwindigkeit \(v\) / Elektrisches Feld \(\vec E\) /
The following formulas must be used to solve the exercise:
\(E = qU \quad \) \(v = \frac{E}{B} \quad \) \(E_{\rm \scriptscriptstyle kin} = \dfrac12 mv^2 \quad \)
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Exercise:
In den folgen Teilaufgaben geht es um einen Geschwindigkeitsfilter für ein Proton. abcliste abc Zeichne den Geschwindigkeitsfilter; die Felder und die Bewegungsrichtung des Protons müssen unmissverständlich erkennbar sein. abc Zeichne die Bahn eines zu schnellen Protons ein. abc Mit welcher Spannung wurde ein Proton mit der Energie pq.J beschleunigt? abc Welche Geschwindigkeit hat ein Proton mit dieser Energie? abc Wie stark muss das elektrische Feld sein wenn die magnetische Feldstärke pqmT beträgt und das Proton den Geschwindigkeitsfilter passieren können soll? abcliste
Solution:
abcliste abc abc Zu schnelle Protonen gehen in Richtung positiver Platte. abc Die Beschleunigungsspannung beträgt: U fracEq .eV abc Die Geschwindigkeit der Protonen nach der Beschleunigung beträgt: v sqrtfracEm sqrtfrac .Jncmp .e abc Das elektrische Feld muss eine Feldstärke von vec E v vec B pq.eV/m haben. Rechnet man mit der angegebenen Geschwindigkeit so kommt man auf pq.eV/m. abcliste
In den folgen Teilaufgaben geht es um einen Geschwindigkeitsfilter für ein Proton. abcliste abc Zeichne den Geschwindigkeitsfilter; die Felder und die Bewegungsrichtung des Protons müssen unmissverständlich erkennbar sein. abc Zeichne die Bahn eines zu schnellen Protons ein. abc Mit welcher Spannung wurde ein Proton mit der Energie pq.J beschleunigt? abc Welche Geschwindigkeit hat ein Proton mit dieser Energie? abc Wie stark muss das elektrische Feld sein wenn die magnetische Feldstärke pqmT beträgt und das Proton den Geschwindigkeitsfilter passieren können soll? abcliste
Solution:
abcliste abc abc Zu schnelle Protonen gehen in Richtung positiver Platte. abc Die Beschleunigungsspannung beträgt: U fracEq .eV abc Die Geschwindigkeit der Protonen nach der Beschleunigung beträgt: v sqrtfracEm sqrtfrac .Jncmp .e abc Das elektrische Feld muss eine Feldstärke von vec E v vec B pq.eV/m haben. Rechnet man mit der angegebenen Geschwindigkeit so kommt man auf pq.eV/m. abcliste