Ablenkung als Blackbox

Aufgabe 1

Im folgenden werden nur die Richtungen der Pfeile angegeben
homogenes elektrisches Feld
a) links
b) rechts
c) rechts
d) links
e) nicht möglich
f) unten
homogenes magnetische Feld
a) nicht möglich
b) nicht möglich
c) nicht möglich
d) nicht möglich
e) unten
f) nicht möglich

Aufgabe 2

Die Kraft bleibt gleich, da sich Feldstärke und Ladung nicht ändern. Für die Kraft gilt \(F=\frac{\delta p}{\delta t}\). Mit dem Impuls \(p=m \cdot v\) erhalten wir: \(F=m\cdot\frac{\delta v}{\delta t}\).

Da \(F\) gleich groß bleibt und \(m\) doppelt so groß wird, muss \(\delta v\) halb so groß sein.

Das Teilchen gewinnt nur die Hälte an Geschwindigkeit hinzu.

Modellbildung für die Elektronen im B-Feld

Aufgabe 1

Es gilt der Satz des Pythagoras:
\[ v^2 = v_x^2 + v_y^2\]
Die Berechnung der Geschwindigkeiten der letzten drei Zeilen der Tabelle ergibt jeweilt \(v=9,35\cdot 10^6 \frac{m}{s}\). Es ändert sich nur die Richtung , der nicht Betrag der Geschwindigkeit.

Aufgabe 2

  • Für \(x<10mm\) wird das Teilchen durch die elektrische Feldkraft \(F_{EL}=e\cdot \frac{U}{d}\) beschleunigt.
  • Für \(x>10mm \) befindet sich das Teilchen im Magnetfeld. Hier wirkt die Lorentzkraft senkrecht zur Geschwindigkeit \(v\). Das Teilchen wird auf eine Kreisbahn gezwungen.

Aufgabe 3

  • Die Werte für \(x<10mm\) haben sich nicht geändert, die Beschleunigungsspannung \(U_B\) ist gleich groß geblieben.
  • Die Geschwindigkeitskomponente in X-Richtung \(v_x\) fällt ab \(x>10mm\) doppelt so stark ab und die Geschwindigkeitskomponente in Y-Richtung steigt hingegen doppelt so stark an. Wir können hieraus auf eine doppelt so starke Magnetfeldstärke \(B\) schließen.