Lorentzkraft < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 16:48 So 28.10.2012 | | Autor: | DarkJiN |
| Aufgabe | Welche Aussage(n) trifft(treffen) in Bezug auf die Lorentz-Kraft zu?
a) Auf bewegte Ladungen in einem Magnetfeld wirkt die Lorentz-Kraft
b) Die Lorentz-Krat kann Elektronen in Bewegung setzen
c) Die Lorentzkraft und die Bewegungsrichtung von Elektronen sind zueinander
orthogonal.
d) Die Bewegungsrichtung von Elektronen im Magnetfeld ist immer parallel zur Magnetfeldrichtung.
e) Das Funktionsprinzip eines Massenspektrometers beruht auf der Lorentz-Kraft. |
ich würd sagen a ist richtig und c.
Bei b bin ich mir nciht ganz sicher. Die lorentzkraft wirkt doch nur bei bewegte Ladung oder?
und bei d und e hab ich leider gar keine Ahnung.
Kann da jemand helfen?
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Hallo!
Beschränkt man sich der Einfachheit halber auf den Feldbereich der Magnetostatik, so gelten die folgenden Mawell´schen Gleichungen
(1) [mm] \integral_{\partial{A}}^{}{\vec{H}*d\vec{s}}=\integral_{A}^{}{\vec{J}*d\vec{A}}\gdw{rot}{\vec{H}}=\vec{J} [/mm] sowie
(2) [mm] \integral_{\partial{V}}^{}{\vec{B}*d\vec{A}}=0\gdw{div}\vec{B}=0.
[/mm]
Gleichung (1) besagt, dass elektrische Ströme ein Magnetfeld erzeugen bzw. dessen Ursprung darstellen. Gleichung (2) hingegen steht für die Quellenfreiheit des magnetischen Feldes. Außerdem gilt zwischen der magnetischen Flussdichte [mm] \vec{B} [/mm] und der magnetischen Feldstärke [mm] \vec{H} [/mm] der Zusammenhang
(3) [mm] \vec{B}=\mu\vec{H}.
[/mm]
Da die Maxwell´schen Gleichungen "nur" das Verhalten der elektromagnetischen Felder beschreiben, nicht aber, wie diese mit anderen physikalischen Größen in Wechselwirkung treten oder gemessen werden können, werden zusätzlich die entsprechenden Gesetze zur Berechnung der Kraftwirkung auf Ladungen benötigt. Dies ist neben der Coulomb-Kraft eben die Lorentz-Kraft. Die Lorentz-Kraft
(4) [mm] \vec{F}_{L}=Q(\vec{v}\times\vec{B})={I}\integral_{C}^{}{d\vec{s}\times\vec{B}} [/mm] (beachte hier vor allem das Vektor- bzw. Kreuzprodukt!)
beschreibt die Kraftwirkung des magnetischen Feldes auf bewegte Punktladungen bzw. Ströme. Mit dieser kleinen Formelsammlung dürfte sich die Aufgabe recht schnell aus der Welt schaffen. Wenn du trotzdem nicht weiterkommen solltest, kannst du ja nochmal nachhaken.
Viele Grüße, Marcel
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:36 So 28.10.2012 | | Autor: | DarkJiN |
sorry ich werd aus den ganzen Formeln nicht ganz schlau.
Ich hab von den nie gehört und bin auch kein Physikstudent. Da es Biochemiker bin reicht es mir zu wissen, wie sich die Elektronen im Magnetfeld verhalten und wieso.
Ich weiß´ihr Physiker berechnet immer alles gern. Ich versteh aber immer lieber durch Kausalzusammenhänge.
Die Elektronen werden abgestoßen weil sie negativ sind, oder angezogen oder was auch immer. Ich weiß es ist in dem Fall etwas schwerer aber könnten wir das so klären? :D
Im Prinzip reicht es dem Prof nämlich glaub ich wenn wir wissen wie sich die Elektronen dort bewegen. Nicht warum und wie man es berechnet..
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:12 So 28.10.2012 | | Autor: | chrisno |
Ich gehe zu Deiner Ausgangsfrage zurück:
a ist richtig.
b ist falsch. Da die Kraft nur senkrecht zur Bewegungsrichtung wirkt, kann sie nur die Richtung der Geschwindigkeit ändern, nicht aber den Betrag.
c ist richtig
d ist falsch. Wenn die Elektronen parallel zur Magnetfeldrichtung laufen, wirkt keine Lorentzkraft. Um die Lorentzkraft zu nutzen, braucht man also Situationen, in denen die Elektronen gerade nicht parallel zu den Magnetfeldlinien laufen.
e ist richtig (ausführlicher mag ich das nicht erklären, Da musst Du erst mal zum Thema Massenspektrometer etwas liefern.)
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:03 So 28.10.2012 | | Autor: | DarkJiN |
Danke. Ja Das mit dem Massenspektrometer hab ich grade im Mortimer nachgelesen. Damit kann man doch durch die spezifischer Kreisbahn die Isotope trennen. Und die Lorentzkraft ist ja dafür verantwortlich, dass die Elektronen, bzw generell geladene Teilchen im Magnetfeld so eien Kreisbahn enschlagen,richtig?
Was ich nciht ganz verstehe, wie so lässt sich daraus q/m messen?
Schon Klar, das bei verschiedener Ladung, verschiede Kreisbahnen herrauskommen.
Aber wie kommt man deswegen auf q/m?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:08 So 28.10.2012 | | Autor: | chrisno |
> Danke. Ja Das mit dem Massenspektrometer hab ich grade im
> Mortimer nachgelesen. Damit kann man doch durch die
> spezifischer Kreisbahn die Isotope trennen. Und die
> Lorentzkraft ist ja dafür verantwortlich, dass die
> Elektronen, bzw generell geladene Teilchen im Magnetfeld so
> eien Kreisbahn enschlagen,richtig?
Ja.
>
> Was ich nciht ganz verstehe, wie so lässt sich daraus q/m
> messen?
> Schon Klar, das bei verschiedener Ladung, verschiede
> Kreisbahnen herrauskommen.
> Aber wie kommt man deswegen auf q/m?
Die Lorentzkraft ist die Zentripetalkraft, die zu der Kreisbewegung führt. Daher gilt [mm] $F_L [/mm] = [mm] F_z$.
[/mm]
Die Geschwindigkeit erhält man aus der Beschleunigungsspannung. Wenn Du nun alles einsetzt, dann ergibt sich, dass man so nicht m oder q einzeln bestimmen kann. Man kann nur e/m bestimmen. Wenn man q hat, kann man danach m ausrechnen oder umgekehrt.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:13 So 28.10.2012 | | Autor: | DarkJiN |
Danke.
Wor wir grade dabei sind
weißt du zufällig wie man die Masse eines Elektrons ausrechnet?
Theoretisch geht das doch indem man die Elementarladung durch q/m teilt.
Hab ich in der Vorlesung so aufgeschnappt.
Aber in q/m ist doch bereits die Elementarladung und die Masse enthalten ^^
Außerdem haut das doch auch gar nicht von den Einheiten hin
[mm] \bruch{As}{As/kg}
[/mm]
da kommt doch am Ende kein kg raus
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(Antwort) fertig | | Datum: | 08:19 Mo 29.10.2012 | | Autor: | chrisno |
> Theoretisch geht das doch indem man die Elementarladung
> durch q/m teilt.
> ....
> Aber in q/m ist doch bereits die Elementarladung und die
> Masse enthalten ^^
Ja, das Problem ist, dass man nur das Ergebnis des Quotienten kennt. So als wenn Du nur den Milchpreis in €/Liter kennst, aber nicht weißt, in welchen Mengen die Milch nun abgepackt wird. Also muss man noch, zum Beispiel durch da Aufsuchen eines Geschäfts, herausbekommen, das typischerweise die Milch in quarter-gallons abgepackt wird. Für die Elektronen brauchte hat Millikan die Ladung bestimmt.
>
> Außerdem haut das doch auch gar nicht von den Einheiten
> hin
>
> [mm]\bruch{As}{As/kg}[/mm]
>
> da kommt doch am Ende kein kg raus
Doch. Löse den Doppelbruch richtig auf.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 09:31 Mo 29.10.2012 | | Autor: | DarkJiN |
Ich glaub ich mach was falsch beim auflösen des doppelbruchs.
[mm] \bruch{As}{1} [/mm] : [mm] \bruch{As}{Kg}
[/mm]
Also mit dem kehrwert multiplizieren oder nicht?
[mm] \bruch{As}{1}*\bruch{Kg}{As}
[/mm]
Ups anscheinend gestern abend nicht konsequent zuende gedacht.
[mm] \bruch{As*Kg}{As} [/mm] As kürzt sich raus und hab nur noch kg ._.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 09:44 Mo 29.10.2012 | | Autor: | fred97 |
> Ich glaub ich mach was falsch beim auflösen des
> doppelbruchs.
>
> [mm]\bruch{As}{1}[/mm] : [mm]\bruch{As}{Kg}[/mm]
>
> Also mit dem kehrwert multiplizieren oder nicht?
>
> [mm]\bruch{As}{1}*\bruch{Kg}{As}[/mm]
>
> Ups anscheinend gestern abend nicht konsequent zuende
> gedacht.
>
> [mm]\bruch{As*Kg}{As}[/mm] As kürzt sich raus und hab nur noch kg
Richtig
FRED
> ._.
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