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Fragenliste von Das magnetische Feld

An der Nordhalbkugel hat das Erdmagnetfeld an einer bestimmten Stelle eine Stärke vom 0,6 \ \ G und ist nach unten, sowie nach Norden gerichtet, wobei es einen Winkel von etwa 70^\circ mit der Horizontalen einschließt.

Ein Proton (q=+e) bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 
\vec{v} = \begin{pmatrix}0\\\ 10^7\\0\end{pmatrix}  m/s horizontal nach Norden. Berechne die auf das Proton wirkende magnetische Kraft

a)    mittels |F| = q|v||B|\sin \theta und

b)   vektoriell als \vec{F} = q({\vec{v} \times \vec{B}), indem v und B in Komponentenschreibweise mit den Einheitsvektoren \hat{\vec{x}}, \hat{\vec{y}} und \hat{\vec{Z}} formuliert werden

Nr. 2841
Lösungsweg

Durch einen L = 5 mm langen Drahtabschnitt fließt in positiver x-Richtung ein Strom von 5 A. Der Leiter ist von einem Magnetfeld mit einer Feldstärke von 0,030 T (Tesla) umgeben, dessen Vektor in der x-y-Ebene liegt und einen Winkel von 30^\circ mit der x-y-Ebene einschließt. Berechne die auf den Leiterabschnitt wirkende magnetische Kraft.

 

Nr. 2842
Lösungsweg

In einem geraden stromdurchflossenen Leiterabschnitt befindet sich das Stromelement IL mit I = 3,8 A und L = (2 \hat{\vec{x}} + 5 \hat{\vec{y}}) cm . Es ist von einem homogenen Magnetfeld B = 2,4 \hat{\vec{x}} T umgeben (\theta = 30^\circ) . Berechne die auf den Leiterabschnitt wirkende Kraft.

\vec{x}} ...Einheitsvektor in x Richtung

\vec{y}} ...Einheitsvektor in y-Richtung

Nr. 2843
Lösungsweg

Ein zu einem Halbkreis  mit Radius r gebogener Leiter liegt in der x-y-Ebene. Zwischen den Punkten a und b fließt ein Strom I. Den Leiter umgibt ein sekrecht zur Ebene des Halbkreis gerichtetes Magnetfeld \vec{B} = B\hat{\vec{z}}. Welche magnetische Kraft wirkt auf den halbkreisförmigen Leiterabschnitt?

Zur Berechnung dieses Beispiels wandle die x-y-Koordinaten in Abhängigkeit des Winkel \theta an. (\theta = 0 \ \ bis\ \  \theta = \pi)

Nr. 2844
Lösungsweg

Ein Proton mit der Masse m = 2,48 \dot 10^{-27}kg  und der Ladung q = e = 1,6 \cdot 10^{-19} C bewegt sich auf einer Kreisbahn mit einem Radius r = 42 cm senkrecht zu einem Magnetfeld mit |B| = 6000 G.

Berechne die Geschwindigkeit v des Protons.

Nr. 2845
Lösungsweg

Ein Proton mit der Masse m = 2,48 \dot 10^{-27}kg , Geschwindigkeit v =1,62 \cdot 10^7 m/s und der Ladung q = e = 1,6 \cdot 10^{-19} C bewegt sich auf einer Kreisbahn mit einem Radius r = 42 cm senkrecht zu einem Magnetfeld mit |B| = 6000 G.

Berechne die Persiode T der Bewegung.

Nr. 2846
Lösungsweg

Ein Zyklotron arbeitet mit einem Magnetfeld von 0,340 T, der maximale Radius beträgt 0,7 m. Das Proton trägt Ladung q = e = 1,6 \cdot 10^{-19} C  und Masse m = 1,67 \cdot 10^{-27} .

Gib die Zyklotronfrequenz f an.

 

Nr. 2847
Lösungsweg

Ein Zyklotron arbeitet mit einem Magnetfeld von 0,340 T, der maximale Radius beträgt 0,7 m. Das Proton trägt  Ladung q = e = 1,6 \cdot 10^{-19} C  und Masse m = 1,67 \cdot 10^{-27} und hat die Zyklotronfrequenz von f= 5,2 MHz

Mit welcher kinetischen Energie E_{kin} treten die Protonen aus dem Zyklotron aus?

Nr. 2848
Lösungsweg

Ein punktförmiges Teilchen mit einer Ladung q = - 4,56 nC bewegt sich  mit einer Geschwindigkeit von 3,54 \cdot 10^6 \hat{\vec{x}} m/s. Berechne die Kraft, die ein Magnetfeld B = 0,45 \hat{\vec{y}} T auf das Teilchen ausübt.

 

Nr. 2849
Lösungsweg

Ein Elektron (q= -e) mit einer kinetischen Energie von 5 keV bewegt sich auf einer Kreisbahn, die sich in einem senkrecht zur Bahn gerichteten Magnetfeld mit einer Feldstärke von 0,487 T befindet

Berechne den Radius r der Bahn.

 

Nr. 2850
Lösungsweg

Ein Elektron (q= -e) mit einer Kinetischen Energie von 5 keV bewegt sich auf einer Kreisbahn mit Radius r= 2 mm, die sich in einem senkrecht zur Bahn gerichteten Magnetfeld mit einer Feldstärke von 0,487 T befindet.

Berechne die Frequenz f und die Periode T der Kreisbewegung.

Nr. 2851
Lösungsweg

Ein Massepunkt mit der Ladung q = 3,5 \mu C bewegt sich mit der Geschwindigkeit \vec{v} = (4 \cdot 10^3 \hat{\vec{x}}) m/s   parallel zur x-Achse in der Ebene mit z = 0 entlang der Linie mit y = 3 m. Wie groß ist das von dieser Ladung im Koordinatenursprung erzeugte Magnetfeld wenn sich die Ladung im Punkt  P = (-4,3) befindet?

 

Nr. 2852
Lösungsweg

Ein Proton mit der Ladung q = 5,6 \mu C bewegt sich mit der Geschwindigkeit \vec{v} = (2,5 \cdot 10^3 \hat{\vec{x}}) m/s parallel zur x-Achse in der Ebene mit z = 0 entlang der Linie mit y = 5 m. Wie groß ist das von dieser Ladung im Koordinatenursprung erzeugte Magnetfeld wenn sich die Ladung im Punkt P = (-5,5) befindet?

 

Nr. 2853
Lösungsweg

Eine Leiterschleife mit kreisförmigem Querschnitt hat 5 \ \  Windungen \ \ (n = 5), mit dem Radius von r=5 cm. Durch diese fließt ein Strom von I=6 A. Berechne die im Draht bewegte Ladung (in Coulomb) unter der Annahme, dass die Driftgeschwindigkeit der freien Elektronen gleich v_d=1,4 \cdot 10^{-4} m/s ist.

 

Nr. 2854
Lösungsweg

Berechne das Magnetfeld im Mittelpunkt einer quadratischen Leiterschleife mit der Seitenlänge L = 40 cm, durch die ein Strom von 2,5 A fließt.

 

Nr. 2855
Lösungsweg

Zwei lange, gerade Leiter liegen parallel zur z-Achse entlang der Linie mit x = -3 cm und y = 0 bzw. mit x = 3 und y = 0. Durch beide Leiter fließt in positiver z-Richtung ein Strom von 1,7 A.

Berechne das Magnetfeld im Punkt P auf der y- Achse bei y = 6 cm.

 

Nr. 2856
Lösungsweg

Ein einfach geladenes (q = 1e) Molekül mit Masse m = 5,35\cdot 10^{-25}kg wird in einer Potentialdifferenz von U = 50kV beschleunigt. Danach tritt es in ein homogenes Magnetfeld ein, welches normal auf die Flugrichtung des Moleküls steht. Wie stark muss das Magnetfeld sein, damit das Molekül auf eine Kreisbahn mit Radius r = 1m abgelenkt wird?

Nr. 4150
Lösungsweg

NEWS

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