Ladung im Magnetfeld

Kira147 · Anmeldungsdatum: 01.12.2006 Beiträge: 2

hey.ich glaube ich bin hier im falschen board aber ein anderes wusste ich leider nicht.ich hoffe es geht auchso.meine frage ist zu physik,eine aufgabe woich leider nur die lösung weiß aber nicht den rechenweg.wäre nett wenn mir die jemand lösen oder auch den ansatz geben könnte.danke. (bin in physik nich die beste;-))

aufgabe e93)
ein elektron und ein heliumkern werden mit den GEschwindigkeiten v (index e) und v (index he) in ein magnetfeld eingeschossen; die geschwindigkeitesvektoren stehen senkrecht zu den FEldlinien. Die beiden Teilchen beschreiben Kreise mit dem gleichen Radius r.
In welchem Verhältnis stehen die Geschwindkeiten v (index e) und v (index he) zueinander?
(weitere angaben: m index e : 9,11 * 10 hoch -31 kg; masse des heliumkerns: 6,65 * 10 hoch -27; ladung des heliumkerns: 2e)

Doboy · Anmeldungsdatum: 21.05.2006 Beiträge: 50

also es wirken ja unterschiedliche lorentzkräfte auf die teilchen:

Elektron ist : e*v1* B

und helium ist 2e * v2 * B

diese kräfte wirken als zentripetalkräfte

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Du bist hier genau richtig smile

Weißt du denn schon, was für eine Kraft auf ein Teilchen wirkt, das sich durch ein Magnetfeld bewegt? Weißt du eine Formel für diese Kraft oder kannst du eine in deinen Aufschrieben oder in deinem Buch finden? (Tipp: Die Kraft heißt Lorentzkraft).

Und weißt du schon, was für eine Kraft ein Teilchen auf einer Kreisbahn hält? Weißt du dafür eine Formel oder kannst du eine finden? (Tipp: Diese Kraft nennt man Zentripetalkraft).

// edit: Doboy war schneller smile

Kira147 · Anmeldungsdatum: 01.12.2006 Beiträge: 2

ja also ein paar formeln u.a. die für die lorentzkraft habe ich,wir haben ja im unterricht schon aufgaben gelöst über das thema.aber mit dieser aufgabe komme ich nicht zurecht.ich verstehe es eben nicht.also raus kommt: v index e : 3650 v (index he)
ich weis nicht wie ich auf sowas kommen soll?!wisst ihr es?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Mach das am besten mal schrittweise:

Welche Formel kennst du denn für die Lorentzkraft? Schreib diese Formel mal am besten hier auf.

Und welche Formel kennst du für die Zentripetalkraft? Kannst du die auch hier aufschreiben?

guestgenius · Anmeldungsdatum: 19.10.2006 Beiträge: 20 Wohnort: Buxdehude

Hallo,
Wie schon von gesagt musst du die Zentripetalkraft mit der Lorentzkraft gleichsetzen. Diese Lorentzkraft zwingt die Teilchen ja letztlich auf ihre Kreisbahn. Am besten stellst du die durch gleichsetzen der Formeln erhaltene Gleichung erst mal allgemein, für alle Teilchen geltend, so frei, das alle konstanten Größen , also magn. Flussdichte B und Radius R, auf einer Seite stehen.

Zentripetalkraft: F= m * (v^2) * (r^-1) ; Lorentzkraft: F= v * B * Q

setzt man diese Gleichungen gleich und stellt die dann erhaltene Gleichung nach B * r frei erhält man:
v * m * (Q^-1) = B * r

in dieser Form gilt diese Gleichung sowohl für die Heliumkerne als auch für die Elektronen in dem Magnetfeld. Da B * r sowohl für Heliumkerne als auch für Elektronen konstant ist, kann man sagen das das Produkt aus der Geschwindigkeit eines Heliumkerns und er Masse eines Heliumkerns geteilt durch die Ladung eines Heliumkerns gleich dem Produkt aus der Geschwindigkeit eines Elektrons und er Masse eines Elektrons geteilt durch die Ladung eines Elektrons ist.
Masse (H-Kern) * Geschwindigkeit (H-Kern) / Ladung ( H-Kern) = Masse (Elektr.) * Geschwindigkeit (Elektr.) / Ladung (Elektr.)
[Hoffe das ist nachvollziehbar, am besten nochmal selbst rechnen/kontrollieren]

Mit dieser hergeleiteten Beziehung zwischen Ladung, Masse und Geschwindigkeit der Teilchen kann man dann relativ leicht weiterrechnen, dein Ergebnis müsste stimmen, hab ich auch raus.