Title: Teilchen in Feldern
Course: Geladene Teilchen in E-Feldern (11/12)

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Q: Die Geschwindigkeit von Ionen in y-Richtung beim Durchlaufen des Ablenkkondensators steigt mit ...
- der Ladung des Ions.
- dem Plattenabstand.
- der Masse des Ions.
- der Spannung am Ablenkkondensator.
- der Flugzeit durch den Kondensator.
A: der Ladung des Ions.; der Spannung am Ablenkkondensator.; der Flugzeit durch den Kondensator.

Q: Aufgabe 4

[Image: Wienfilter]

Wien-Filter Quelle: Rolf Piffer, CC0

Elektronen unterschiedlicher Geschwindigkeit treten in Punkt P in ein homogenes elektrisches Querfeld ein, das durch ein dazu senkrechtes homogenes Magnetfeld überlagert ist. Der Kondensator hat einen Palttenabstand von 5,0 cm. Die magnetische Flussdichte beträgt 0,045 T.

Die Geschwindigkeit der Elektronen, die den Spalt S unabgelenkt passieren, soll jetzt 2,1•10^6 m/s betragen.

Berechnen Sie die dazu notwendige Kondensatorspannung in V.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen an. Die Eingabe der Werte mit Potenzen geschieht so: Nicht 2,4•10 ^12 sondern hier 2,4E12.

Die Spannung beträgt  ???? V.
A: 4700 (± 100)
Feedback ("4700"): sehr gut! Der korrekte Wert ist U = 4725 V.
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch.

Q: 4. Aufgabe

Berechnen Sie die maximale Endgeschwindigkeit v eines Elektron mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 2,5•10^5 m/s, das in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 200 V über den gesamten Plattenabstand von 15 cm beschleunigt wird. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen  an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Die maximale Endgeschwindigkeit beträgt ???? in m•s^-1
A: 8390000 (± 30000)
Feedback ("8390000"): sehr gut! Der korrekte Wert ist v = 8,39•10^12 m•s^-1
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Sehen Sie sich bitte die folgende Formel an: v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0

Q: 5. Aufgabe

Berechnen Sie die maximale Endgeschwindigkeit v eines Protons mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 3•10^4 m/s, das in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 200 V über den gesamten Plattenabstand von 15 cm beschleunigt wird. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen  an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Die Endgeschwindigkeit beträgt ???? in m•s^-1

^
A: 198000 (± 3000)
Feedback ("198000"): sehr gut! Der korrekte Wert ist v = 1,98•10^12 m•s^-1
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch! Sehen Sie sich die folgende Formel noch einmal an : v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0

Q: 6.b Aufgabe

Freigesetzte Protonen haben Anfangsgeschwindigkeiten zwischen 1•10^3 und 3•10^4 m/s. Diese werden in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 300 V über den gesamten Plattenabstand von 10 cm beschleunigt.

Geben Sie zum einen die maximale und zum anderen auch die minimale Endgeschwindigkeit der Protonen an.

Geben Sie außerdem die relative Abweichung Δv vom Maximalwert v_max in % an. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Die minimale Endgeschwindigkeit beträgt ???? m•s^-1
A: 240000 (± 1000)
Feedback ("240000"): sehr gut! Der korrekte Wert ist v =2,40•10^5^ m•s^-1
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte die folgende Formel noch einmal an: v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0

Q: 6.a Aufgabe

Freigesetzte Protonen haben Anfangsgeschwindigkeiten zwischen 1•10^3 und 3•10^4 m/s. Diese werden in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 300 V über den gesamten Plattenabstand von 10 cm beschleunigt.

Geben Sie zum einen die maximale und zum anderen auch die minimale Endgeschwindigkeit der Protonen an.

Geben Sie außerdem die relative Abweichung Δv vom Maximalwert v_max in % an. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Die maximale Endgeschwindigkeit beträgt ???? m•s^-1
A: 242000 (± 1000)
Feedback ("242000"): sehr gut! Der korrekte Wert ist v = 2,42•10^5 m•s^-1
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte die folgende Formel noch einmal an: v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0

Q: 6.c Aufgabe

Freigesetzte Protonen haben Anfangsgeschwindigkeiten zwischen 1•10^3 und 3•10^4 m/s. Diese werden in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 300 V über den gesamten Plattenabstand von 10 cm beschleunigt.

Geben Sie zum einen die maximale und zum anderen auch die minimale Endgeschwindigkeit der Protonen an.

Geben Sie außerdem die relative Abweichung Δv vom Maximalwert v_max in % an. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Die relative Abweichung beträgt ???? %.
A: 0.77 (± 0.02)
Feedback ("0.77"): sehr gut! Der richtige Wert ist Δv/v_max·100% = 0,77%
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch! Sehen Sie sich doch bitte die folgende Formel noch einmal an: v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0

Q: 2. Aufgabe

Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit v, die ein Elektron hätte, das zwar keine Anfangsgeschwindigkeit besitzt aber in einem elektrischen Feld der Stärke {a} V/m genau {b} s lang beschleunigt wird. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen an. Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Die Endgeschwindigkeit beträgt ???? in m•s^-1
A: 351000 (± 3000)
Feedback ("351000"): sehr gut!
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Sehen Sie sich bitte die folgende Formel an: v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0
Feedback: Sehen Sie sich bitte die folgende Formel an: v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0

Q: Aufgabe 2

[Image: Elektronenbahn]

Elektronen werden durch die Spannung U = 250 V beschleunigt und treten dann gemäß der Abbildung in ein scharf begrenztes, homogenes Magnetfeld ein. Der Halbkreis im Magnetfeld hat einen Radius von 1,6 cm.

Berechnen Sie die dazu erforderliche magnetische Flussdichte in T.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit drei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Die magnetische Flussdichte beträgt ???? T.
A: 3.3E-3*{a}

Q: 1. Aufgabe:

Bewegung eines Elektrons in einem elektrischen Feld:

Lektion_Aufgabe_1_1.mp4

Diese Bewegung des Elektrons soll angeblich durch ein homogenes elektrisches Feld beeinflusst sein.
Das elektrische Feld dieser Aufgabe hätte dann bestimmte Eigenschaften.
Wählen Sie die richtigen Aussagen aus und senden Sie Ihre Entscheidungen ab:

Welche der folgenden Aussagen ist richtig?
- Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach rechts rechts. (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Betrag von E wird eher immer größer. (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Das Feld ist nicht homogen. (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach links (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Betrag von E wird eher immer kleiner (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Betrag von E bleibt gleich oder ist 0. (Richtig. Sehr gut.)
- Die Richtung von E aendert sich (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
A: Der Betrag von E bleibt gleich oder ist 0.
If wrong: Es gibt auch falsche Antworten.

Q: 2. Aufgabe:

Bewegung eines Elektrons in einem elektrischen Feld:

Lektion_Aufgabe_1_2.mp4

Diese Bewegung des Elektrons soll angeblich durch ein homogenes elektrisches Feld beeinflusst sein.
Das elektrische Feld dieser Aufgabe hätte dann bestimmte Eigenschaften.
Wählen Sie die richtigen Aussagen aus und senden Sie Ihre Entscheidungen ab:

Welche der folgenden Aussagen ist richtig?
- Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach rechts. (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach links (Gut, das ist (nur) eine richtige Antwort!)
- Der Betrag von E bleibt eher gleich oder ist 0. (Gut, das ist (nur) eine richtige Antwort!)
- Die Richtung von E aendert sich (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach unten. (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
A: Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach links / Der Betrag von E bleibt eher gleich oder ist 0.
If wrong: Es gibt auch falsche Antworten

Q: 3. Aufgabe:

Bewegung eines Elektrons in einem elektrischen Feld:

Lektion_Aufgabe_1_4.mp4

Diese Bewegung des Elektrons soll angeblich durch ein homogenes elektrisches Feld beeinflusst sein.
Das elektrische Feld dieser Aufgabe hätte dann bestimmte Eigenschaften.
Wählen Sie die richtigen Aussagen aus und senden Sie Ihre Entscheidungen ab.

Welche der folgenden Aussagen ist richtig?
- Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach rechts. (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Vektor des elektrischen Feldes zeigt nach links (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Der Betrag von E bleibt eher gleich oder ist 0. (Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an. Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte noch einmal die Grundlagen zu den elektrischen Kräften auf geladene Teilchen und deren Beschleunigung an.)
- Die Richtung von E aendert sich (Gut. Das ist (nur) eine richtige Antwort.)
- Der Betrag von E ändert sich. (Gut. Das ist (nur) eine richtige Antwort.)
- Das Feld ist nicht homogen. (Gut. Das ist (nur) eine richtige Antwort.)
A: Die Richtung von E aendert sich / Der Betrag von E ändert sich. / Das Feld ist nicht homogen.
If wrong: Es gibt auch falsche Antworten.

Q: Aufgabe 1

[Image: Wienfilter]

Wien-Filter Quelle: Rolf Piffer, CC0

Elektronen unterschiedlicher Geschwindigkeit treten in Punkt P in ein homogenes elektrisches Querfeld ein, das durch ein dazu senkrechtes homogenes Magnetfeld überlagert ist. Am Kondensator mit dem Plattenabstand von 5,0 cm liegt eine Spannung von 250 V an. Die magnetische Flussdichte beträgt 0,045 T.

Die Richtung des elektrischen Kraft zeigt nach ... und die Richtung der Lorentzkraft zeigt nach ...
- Die elektrische Kraft zeigt nach oben und die Lorentzkraft nach unten. (Sehr gut.)
- Die elektrische Kraft zeigt nach unten und die Lorentzkraft nach oben. (Das ist leider falsch. Denken Sie auch an die Dreifinger-Regel.)
- Die elektrische Kraft zeigt aus der Zeichenebene heraus und die Lorentzkraft in die Zeichenebene hinein. (Das ist leider falsch. Denken Sie an die Dreifinger-Regel.)
- Die elektrische Kraft zeigt in die Zeichenebene hinein und die Lorentzkraft aus der Zeichenebene heraus. (Das ist leider falsch. Denken Sie an die Dreifinger-Regel.)
A: Die elektrische Kraft zeigt nach oben und die Lorentzkraft nach unten.

Q: Die y-Ablenkung von Ionen im Querfeld eines Plattenkondensators wächst mit ...
- der Spannung zum vorherigen Beschleunigen des Ions in x-Richtung.
- dem Quadrat der Länge der Kondensatorplatten.
- der Spannung am Ablenkkondensator.
- dem Abstand der Kondensatorplatten.
A: dem Quadrat der Länge der Kondensatorplatten.; der Spannung am Ablenkkondensator.

Q: 2. Rechenaufgabe

Das magnetische Feld in einer MRT-Röhre ist extrem groß. Die magnetische Flussdichte liegt zwischen 0,1 T und 4 T. Die Spule besteht vereinfacht aus einem {a} km langen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2 mm. Die kreisförmige MRT-Röhre hat eine Länge von {b} m und die Spule schließlich einen mittleren Radius von {c} cm.

Das Magnetfeld soll im Betrieb mit einer magnetischen Flussdichte von 2,00 T betrieben werden.

Berechnen Sie die dazu notwendige elektrische Stromstärke durch den Kupferdraht. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Die Stromstärke beträgt ???? A
A: {b}*2/(1.26E-6*({a}*1000)/({c}/100*2*3.14)) (formula; values not in the backup's text)

Q: 3. Rechenaufgabe

Das magnetische Feld in einer MRT-Röhre besteht aus einer Spule mit einem {b} km langen Kupferdraht und dessen Durchmesser von {a} mm. Die kreisförmige MRT-Röhre hat eine Länge von {c} m und die Spule schließlich einen mittleren Radius von 50 cm.

Die Stromstärke durch diese Spule betrage 500 A. Zur Erinnerung: Der elektrische Widerstand eines Drahtes wächst proportional zu seiner Länge und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche des Drahts. Der Proportionalitätsfaktor ist der spezifische Widerstand ρ des verwendeten Materials. Für Kupfer beträgt ρ = 1,70·10^-2 Ω·mm·m^-1.

Berechnen Sie den ohmschen Widerstand R des Drahts in Ω. Denken Sie daran, dass die Querschnittsfläche A des Drahtes hier in der Maßeinheit mm^2 angegeben wird.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der speziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).
A: {b}*1000*1.70E-2/({a}*{a}/4*3.14) (formula; values not in the backup's text)
Feedback: Denken Sie an die Berechnung des Widerstands: R = ρ·L/A, wobei A die Querschnittsfläche in mm^2 und L die Länge des Drahts in m ist.

Q: 1. Aufgabe:

[Image: Leiterschaukel im Magnetfeld]

Wohin zeigt bei dieser experimentellen Anordnung die magnetische Kraft?
- nach rechts. (Das ist leider falsch!)
- nach links (Das ist leider falsch!)
- nach oben (Das ist leider falsch!)
- nach unten (Das ist leider falsch!)
- aus der Zeichenebene heraus (Das ist leider falsch!)
- in die Zeichenebene hinein (Richtig. Sehr gut.)
A: in die Zeichenebene hinein
If wrong: Es gibt auch falsche Antworten.

Q: 4. Rechenaufgabe

Das magnetische Feld in einer MRT-Röhre besteht aus einer Spule mit einem {b} km langen Kupferdraht und dessen Durchmesser von {a} mm. Die kreisförmige MRT-Röhre hat eine Länge von {d} m und die Spule schließlich einen mittleren Radius von 50 cm.

Die Stromstärke durch diese Spule betrage {c} A. Der spezifische Widerstand ρ des verwendeten Kupferdrahts beträgt 1,70·10^-2 Ω·mm·m^-1.

Berechnen Sie die an dieser stromdurchflossenen Spule abfallende Verlustleistung P_Verl. Diese errechnet sich zu P_Verl = R·I^2.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).
A: {c}*{c}*{b}*1000*1.70E-2/({a}*{a}/4*3.14) (formula; values not in the backup's text)
Feedback: Denken Sie an die Berechnung des Widerstands: R = ρ·L/A, wobei A die Querschnittsfläche in mm^2 und L die Länge des Drahts in m ist.

Q: Aufgabe 1

 [Image]

Elektronen treten senkrecht zu den Feldlinien eines scharf begrenzten und homogenen Magnetfeldes ein. Ihre Abhn beschreibt einen Halbkreis.

Die Richtung des Magnetfeldes ziegt nach ...
- Die Lorentzkraft zeigt aus der Zeichenebene heraus. (Sehr gut.)
- Die Lorentzkraft zeigt in die Zeichenebene hinein. (Das ist leider falsch. Denken Sie auch an die Dreifinger-Regel.)
- Die Lorentzkraft zeigt nach unten.. (Das ist leider falsch. Denken Sie an die Dreifinger-Regel.)
- Die Lorentzkraft zeigt nach oben. (Das ist leider falsch. Denken Sie an die Dreifinger-Regel.)
A: Die Lorentzkraft zeigt aus der Zeichenebene heraus.

Q: Aufgabe 2

 [Image: Elektronenbahn]

Elektronen werden durch die Spannung U = 250 V beschleunigt und treten dann gemäß der Abbildung in ein scharf begrenztes, homogenes Magnetfeld ein. Der Halbkreis im Magnetfeld hat einen Radius von 1,6 cm.

Berechnen Sie die dazu erforderliche magnetische Flussdichte in T.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Die magnetische Flussdichte beträgt ???? T.
A: 0.0033 (± 0.00015)
Feedback ("0.0033"): sehr gut! Der korrekte Wert ist B = 3,3•10^-3 T
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Denken Sie an die Kräftegleichheit bei dieser Kresibewegung, d.h. der Betrag der Zentripetalkraft ist gleich dem Betrag der Lorentzkraft.

Q: Aufgabe 3

 [Image: Elektronenbahn]

Elektronen werden jetzt durch die Spannung U =1,3 kV beschleunigt und treten dann gemäß der Abbildung in ein scharf begrenztes, homogenes Magnetfeld der Stärke 3,3 mT ein.

Berechnen Sie den dazugehörigen Kreisbahnradius r in cm.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Der Kreisbahnradius beträgt ....  cm.
A: 3.6 (± 0.18)
Feedback ("3.6"): sehr gut! Der korrekte Wert ist r = 3,6 cm.
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Denken Sie an die Kräftegleichheit bei dieser Kresibewegung, d.h. der Betrag der Zentripetalkraft ist gleich dem Betrag der Lorentzkraft.

Q: Aufgabe 4

 [Image: Elektronenbahn]

Elektronen werden jetzt durch die Spannung U =1,3 kV beschleunigt und treten dann gemäß der Abbildung in ein scharf begrenztes, homogenes Magnetfeld der Stärke 3,3 mT ein.

Berechnen Sie die Aufenthaltsdauer in s der Elektronen im Magnetfeld.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Die  Aufenthaltsdauer beträgt ....  s.
A: 5.4E-9 (± 2.5E-10)
Feedback ("5.4E-9"): sehr gut! Der korrekte Wert ist t = 5,4·10^-9 s.
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Denken Sie an die Kräftegleichheit bei dieser Kresibewegung, d.h. der Betrag der Zentripetalkraft ist gleich dem Betrag der Lorentzkraft.

Q: 1 Aufgabe

[Image: A un B als f(t)]

Ein Leiterrahmen mit 10 Windungen und der feldurchsetzen Fläche A befindet sich innerhalb einer Helholtzspule.

Berechnen Sie den Betrag der hier auftretenden Induktionsspannung.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens zwei signifikanten Stellen an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Der Betrag der Induktionsspannung beträgt ???? V
A: 8 (± 0.01)
Feedback ("8"): sehr gut! Der korrekte Wert ist U_ind = 8 V
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Sehen Sie sich bitte die folgende Formel an: U_ind =N • B • ΔA/ Δt. Haben Sie N berücksichtigt?

Q: 2. Aufgabe

[Image: A und B als f(t)]

Ein Leiterrahmen mit 10 Windungen und der feldurchsetzen Fläche A befindet sich innerhalb einer Helholtzspule.

Berechnen Sie den Betrag der zwischen 5 und 10 s auftretenden Induktionsspannung.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens zwei signifikanten Stellen an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Der Betrag der Induktionsspannung beträgt ???? V
A: 8 (± 0.01)
Feedback ("8"): sehr gut! Der korrekte Wert ist U_ind = 8 V
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Sehen Sie sich bitte die folgende Formel an: U_ind =N • B • ΔA/ Δt. Haben Sie N berücksichtigt?

Q: 3. Aufgabe

[Image: A und B als f(t)]

Ein Leiterrahmen mit 10 Windungen und der feldurchsetzen Fläche A befindet sich innerhalb einer Helholtzspule.

Berechnen Sie den Betrag der bei 12,5 s auftretenden Induktionsspannung.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens zwei signifikanten Stellen an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Der Betrag der Induktionsspannung beträgt ???? V
A: 0 (± 0.001)
Feedback ("0"): sehr gut! Der korrekte Wert ist U_ind = 0 V
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Die Induktionsspannung setzt sich hier additiv aus 2 Anteilen zusammen: 1. Anteil: U_ind (t) =N • B(t) • ΔA/ Δt und 2. Anteil: U_ind (t) =N • A(t) • ΔB/ Δt Hier ändert sich sowohl B als auch A und haben zu verschiedenen Zeiten auch jeweils verschiedene Werte. Denken Sie auch daran, dass die Steigungen verschiedene Vorzeichen haben.

Q: 4. Aufgabe

[Image: A und B als f(t)]

Ein Leiterrahmen mit 10 Windungen und der feldurchsetzten Fläche A befindet sich innerhalb einer Helmholtzspule.

Berechnen Sie den Betrag der bei 11 s auftretenden Induktionsspannung.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens zwei signifikanten Stellen an.

Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Der Betrag der Induktionsspannung beträgt ???? V
A: 4.8 (± 0.1)
Feedback ("4.8"): sehr gut! Der korrekte Wert ist U_ind = 4,8 V
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Die Induktionsspannung setzt sich hier additiv aus 2 Anteilen zusammen, denn hier ändern sich B und A: 1. Anteil: U_ind (t) =N • B(t) • ΔA/ Δt und 2. Anteil: U_ind (t) =N • A(t) • ΔB/ Δt Hier ändert sich sowohl B als auch A und haben zu verschiedenen Zeiten auch jeweils verschiedene Werte. Denken Sie auch daran, dass die Steigungen verschiedene Vorzeichen haben. Haben Sie auch an N gedacht?

Q: 7. Aufgabe

Freigesetzte Protonen haben Anfangsgeschwindigkeiten zwischen 1•10^3 und 3•10^4 m/s. Diese werden in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 300 V über den gesamten Plattenabstand von 10 cm beschleunigt.

Geben Sie die minimale Endgeschwindigkeit der Protonen an.

 Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen an. Das Ergebnis bitte statt z.B. 2,43•10^12 in der hier notwendigen Form 2,43E12 eingeben.

Die minimale Endgeschwindigkeit beträgt ???? m•s^-1
A: 240000 (± 1000)
Feedback ("240000"): sehr gut! Der korrekte Wert ist v =2,40•10^5^ m•s^-1
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch! Sehen Sie sich bitte die folgende Formel noch einmal an: v = q•U_B/(m_q•d)•Δt + v_0

Q: Aufgabe 1

 [Image: Teilchenbahn im Magnetfeld]

Bildquelle: Rolf Piffer, CC-BY-SA 4.0

Elektronen treten senkrecht zu den Feldlinien eines scharf begrenzten und homogenen Magnetfeldes ein. Ihre Abh. beschreibt einen Halbkreis.

Die Richtung des Magnetfeldes zeigt nach ...
- Die Lorentzkraft zeigt aus der Zeichenebene heraus. (Sehr gut.)
- Die Lorentzkraft zeigt in die Zeichenebene hinein. (Das ist leider falsch. Denken Sie auch an die Dreifinger-Regel.)
- Die Lorentzkraft zeigt nach unten.. (Das ist leider falsch. Denken Sie an die Dreifinger-Regel.)
- Die Lorentzkraft zeigt nach oben. (Das ist leider falsch. Denken Sie an die Dreifinger-Regel.)
A: Die Lorentzkraft zeigt aus der Zeichenebene heraus.

Q: Aufgabe 2

[Image: Teilchen werden beschleunigt und dann in ein B-Feld]

Bildquelle: Rolf Piffer, CC-BY-SA 4.0

Elektronen werden durch die Spannung U = 250 V beschleunigt und treten dann gemäß der Abbildung in ein scharf begrenztes, homogenes Magnetfeld ein. Der Halbkreis im Magnetfeld hat einen Radius von 1,6 cm.

Berechnen Sie die dazu erforderliche magnetische Flussdichte in T.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Die magnetische Flussdichte beträgt ???? T.
A: 0.0033 (± 0.00015)
Feedback ("0.0033"): sehr gut! Der korrekte Wert ist B = 3,3•10^-3 T
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Denken Sie an die Kräftegleichheit bei dieser Kresibewegung, d.h. der Betrag der Zentripetalkraft ist gleich dem Betrag der Lorentzkraft.

Q: Aufgabe 3

 [Image]

Bildquelle: Rolf Piffer, CC-BY-SA 4.0

Elektronen werden jetzt durch die Spannung U =1,3 kV beschleunigt und treten dann gemäß der Abbildung in ein scharf begrenztes, homogenes Magnetfeld der Stärke 3,3 mT ein.

Berechnen Sie den dazugehörigen Kreisbahnradius r in cm.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Der Kreisbahnradius beträgt ....  cm.
A: 3.6 (± 0.18)
Feedback ("3.6"): sehr gut! Der korrekte Wert ist r = 3,6 cm.
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Denken Sie an die Kräftegleichheit bei dieser Kresibewegung, d.h. der Betrag der Zentripetalkraft ist gleich dem Betrag der Lorentzkraft.

Q: Aufgabe 4

 [Image]

Bildquelle: Rolf Piffer, CC-BY-SA 4.0

Elektronen werden jetzt durch die Spannung U =1,3 kV beschleunigt und treten dann gemäß der Abbildung in ein scharf begrenztes, homogenes Magnetfeld der Stärke 3,3 mT ein.

Berechnen Sie die Aufenthaltsdauer in s der Elektronen im Magnetfeld.

Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit zwei signifikanten Stellen und der spaziellen Exponentenschreibweise an (Beispiel: statt 2,34•10^4 hier: 2,43E4 statt).

Die  Aufenthaltsdauer beträgt ....  s.
A: 5.4E-9 (± 2.5E-10)
Feedback ("5.4E-9"): sehr gut! Der korrekte Wert ist t = 5,4·10^-9 s.
Feedback (any other answer): Das ist leider falsch. Denken Sie an die Kräftegleichheit bei dieser Kresibewegung, d.h. der Betrag der Zentripetalkraft ist gleich dem Betrag der Lorentzkraft.