Magnetfeld im Zentrum des CERN-Beschleunigers
About points...
We associate a certain number of points with each exercise.
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as points for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit the number of points for the exercise in the collection independently, without any effect on "points by default" as represented by the number here.
That being said... How many "default points" should you associate with an exercise upon creation?
As with difficulty, there is no straight forward and generally accepted way.
But as a guideline, we tend to give as many points by default as there are mathematical steps to do in the exercise.
Again, very vague... But the number should kind of represent the "work" required.
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as points for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit the number of points for the exercise in the collection independently, without any effect on "points by default" as represented by the number here.
That being said... How many "default points" should you associate with an exercise upon creation?
As with difficulty, there is no straight forward and generally accepted way.
But as a guideline, we tend to give as many points by default as there are mathematical steps to do in the exercise.
Again, very vague... But the number should kind of represent the "work" required.
About difficulty...
We associate a certain difficulty with each exercise.
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as difficulty for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit its difficulty in the collection independently, without any effect on the "difficulty by default" here.
Why we use chess pieces? Well... we like chess, we like playing around with \(\LaTeX\)-fonts, we wanted symbols that need less space than six stars in a table-column... But in your layouts, you are of course free to indicate the difficulty of the exercise the way you want.
That being said... How "difficult" is an exercise? It depends on many factors, like what was being taught etc.
In physics exercises, we try to follow this pattern:
Level 1 - One formula (one you would find in a reference book) is enough to solve the exercise. Example exercise
Level 2 - Two formulas are needed, it's possible to compute an "in-between" solution, i.e. no algebraic equation needed. Example exercise
Level 3 - "Chain-computations" like on level 2, but 3+ calculations. Still, no equations, i.e. you are not forced to solve it in an algebraic manner. Example exercise
Level 4 - Exercise needs to be solved by algebraic equations, not possible to calculate numerical "in-between" results. Example exercise
Level 5 -
Level 6 -
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as difficulty for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit its difficulty in the collection independently, without any effect on the "difficulty by default" here.
Why we use chess pieces? Well... we like chess, we like playing around with \(\LaTeX\)-fonts, we wanted symbols that need less space than six stars in a table-column... But in your layouts, you are of course free to indicate the difficulty of the exercise the way you want.
That being said... How "difficult" is an exercise? It depends on many factors, like what was being taught etc.
In physics exercises, we try to follow this pattern:
Level 1 - One formula (one you would find in a reference book) is enough to solve the exercise. Example exercise
Level 2 - Two formulas are needed, it's possible to compute an "in-between" solution, i.e. no algebraic equation needed. Example exercise
Level 3 - "Chain-computations" like on level 2, but 3+ calculations. Still, no equations, i.e. you are not forced to solve it in an algebraic manner. Example exercise
Level 4 - Exercise needs to be solved by algebraic equations, not possible to calculate numerical "in-between" results. Example exercise
Level 5 -
Level 6 -
Question
Solution
Short
Video
\(\LaTeX\)
OpenStreetMap contributors, , 2022, digital image, Wikipedia
<Wikipedia> (retrieved on May 19, 2023)
Need help? Yes, please!
The following quantities appear in the problem:
Zeit \(t\) / elektrische Stromstärke \(I\) / elektrische Ladung \(q, Q\) / Magnetische Flussdichte \(B\) / Radius \(r\) / Umfang \(u\) / Anzahl \(N\) /
The following formulas must be used to solve the exercise:
\(I = \dfrac{q}{t} \quad \) \(u = 2\pi r \quad \) \(q = N e \quad \) \(B = \dfrac{\mu_0 I}{2r} \quad \)
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Exercise:
Am CERN werden jeweils rund Neo Protonen zu einem Teilchenpaket zusammengefasst NzO davon kreisen jeweils fX-mal pro Sekunde im uO langen kreisförmigen Beschleuniger bevor sie in den Experimenten auf ein Target geschossen werden. Angenommen diese Teilchen kreisen alle in dieselbe Richtung -- was für ein Magnetfeld wäre im Zentrum des kreisförmigen Beschleunigers aufgrund des beschriebenen Teilchenstromes zu erwarten?
Solution:
Geg N_ Ne N_ Nz f fO u uO % GesMagnetische FlussdichteB siT % Die totale Ladung aller N_ Pakete mit jeweils N_ Protonen von denen eines jeweils eine Elementarladung e trägt ist: al q N_ N_ e Ne Nz nce q. % Aus der Frequenz kann bestimmt werden nach welcher Zeit alle Pakete einen vollen kreisförmigen Umlauf im Beschleuniger her sich haben Umlaufzeit: al T fracf fracf T. % Somit beträgt die Stromstärke im Beschleuniger: al I fracqT fracN_ N_ efracf N_ N_ ef fracqT I. % Der Radius dieses Kreises beträgt: al r fracupi fracupi r. % Die erwartete magnetische Flussdichte im Zentrum ist somit: al B fracmu_ Ir fracmu_ N_ N_ efracupi fracpi mu_ N_ N_ efu fracncmuo I r B approx BS % B fracpi mu_ N_ N_ efu BS
Am CERN werden jeweils rund Neo Protonen zu einem Teilchenpaket zusammengefasst NzO davon kreisen jeweils fX-mal pro Sekunde im uO langen kreisförmigen Beschleuniger bevor sie in den Experimenten auf ein Target geschossen werden. Angenommen diese Teilchen kreisen alle in dieselbe Richtung -- was für ein Magnetfeld wäre im Zentrum des kreisförmigen Beschleunigers aufgrund des beschriebenen Teilchenstromes zu erwarten?
Solution:
Geg N_ Ne N_ Nz f fO u uO % GesMagnetische FlussdichteB siT % Die totale Ladung aller N_ Pakete mit jeweils N_ Protonen von denen eines jeweils eine Elementarladung e trägt ist: al q N_ N_ e Ne Nz nce q. % Aus der Frequenz kann bestimmt werden nach welcher Zeit alle Pakete einen vollen kreisförmigen Umlauf im Beschleuniger her sich haben Umlaufzeit: al T fracf fracf T. % Somit beträgt die Stromstärke im Beschleuniger: al I fracqT fracN_ N_ efracf N_ N_ ef fracqT I. % Der Radius dieses Kreises beträgt: al r fracupi fracupi r. % Die erwartete magnetische Flussdichte im Zentrum ist somit: al B fracmu_ Ir fracmu_ N_ N_ efracupi fracpi mu_ N_ N_ efu fracncmuo I r B approx BS % B fracpi mu_ N_ N_ efu BS
Meta Information
Exercise:
Am CERN werden jeweils rund Neo Protonen zu einem Teilchenpaket zusammengefasst NzO davon kreisen jeweils fX-mal pro Sekunde im uO langen kreisförmigen Beschleuniger bevor sie in den Experimenten auf ein Target geschossen werden. Angenommen diese Teilchen kreisen alle in dieselbe Richtung -- was für ein Magnetfeld wäre im Zentrum des kreisförmigen Beschleunigers aufgrund des beschriebenen Teilchenstromes zu erwarten?
Solution:
Geg N_ Ne N_ Nz f fO u uO % GesMagnetische FlussdichteB siT % Die totale Ladung aller N_ Pakete mit jeweils N_ Protonen von denen eines jeweils eine Elementarladung e trägt ist: al q N_ N_ e Ne Nz nce q. % Aus der Frequenz kann bestimmt werden nach welcher Zeit alle Pakete einen vollen kreisförmigen Umlauf im Beschleuniger her sich haben Umlaufzeit: al T fracf fracf T. % Somit beträgt die Stromstärke im Beschleuniger: al I fracqT fracN_ N_ efracf N_ N_ ef fracqT I. % Der Radius dieses Kreises beträgt: al r fracupi fracupi r. % Die erwartete magnetische Flussdichte im Zentrum ist somit: al B fracmu_ Ir fracmu_ N_ N_ efracupi fracpi mu_ N_ N_ efu fracncmuo I r B approx BS % B fracpi mu_ N_ N_ efu BS
Am CERN werden jeweils rund Neo Protonen zu einem Teilchenpaket zusammengefasst NzO davon kreisen jeweils fX-mal pro Sekunde im uO langen kreisförmigen Beschleuniger bevor sie in den Experimenten auf ein Target geschossen werden. Angenommen diese Teilchen kreisen alle in dieselbe Richtung -- was für ein Magnetfeld wäre im Zentrum des kreisförmigen Beschleunigers aufgrund des beschriebenen Teilchenstromes zu erwarten?
Solution:
Geg N_ Ne N_ Nz f fO u uO % GesMagnetische FlussdichteB siT % Die totale Ladung aller N_ Pakete mit jeweils N_ Protonen von denen eines jeweils eine Elementarladung e trägt ist: al q N_ N_ e Ne Nz nce q. % Aus der Frequenz kann bestimmt werden nach welcher Zeit alle Pakete einen vollen kreisförmigen Umlauf im Beschleuniger her sich haben Umlaufzeit: al T fracf fracf T. % Somit beträgt die Stromstärke im Beschleuniger: al I fracqT fracN_ N_ efracf N_ N_ ef fracqT I. % Der Radius dieses Kreises beträgt: al r fracupi fracupi r. % Die erwartete magnetische Flussdichte im Zentrum ist somit: al B fracmu_ Ir fracmu_ N_ N_ efracupi fracpi mu_ N_ N_ efu fracncmuo I r B approx BS % B fracpi mu_ N_ N_ efu BS
Contained in these collections:
-
CERN Accelerator by TeXercises
-
Asked Quantity:
Magnetische Flussdichte \(B\)
in
Tesla \(\rm T\)
Physical Quantity
Magnetische Flussdichte \(B\)
Magnetfeld
Eigenschaft des Raumes, Kraft auf magnetische Körper auszuüben
Unit
Tesla (\(\rm T\))
Base?
SI?
Metric?
Coherent?
Imperial?
\(\rm9\,T\): CERN
\(\rm5\cdot 10^{-5}\,T\): Erdmagnetfeld
\(\rm3\,T\): MRI

