Gk Physik 11 - Ma-Phy-Side
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Philipp – Melanchthon - Gymnasium Bautzen GK <strong><strong>Phy</strong>sik</strong> <strong>11</strong><br />
Thema:<br />
Klausurvorbereitung Klausur 1<br />
Übungsblätter GK <strong><strong>Phy</strong>sik</strong> <strong>11</strong><br />
Elektrizitätslehre<br />
1. Gegeben ist ein Plattenkondensator mit Abstand der Platten d = 8 mm; Plattenfläche A = 25 cm 2 ;<br />
U = 20 kV. Ermitteln Sie:<br />
a) elektr. Feldstärke, Kapazität, Ladung, Energie.<br />
b) Die Platten werden (ohne Luftspalt) auf eine Glasplatte (d = 8 mm, ε r = 6) geklebt.<br />
Gesucht sind die gleichen Größen wie unter a).<br />
2. In einer Elektronenstrahlröhre werden Elektronen durch eine Spannung von 900 V beschleunigt. Der Abstand<br />
zwischen Kathode und Anode beträgt 50 mm.<br />
Berechnen Sie:<br />
a) die Endgeschwindigkeit der Elektronen,<br />
b) die Zeit, die zum Erreichen der Endgeschwindigkeit<br />
benötigt wird.<br />
3. Geben sie die Geschwindigkeit eines Elektrons mit<br />
der kinetischen Energie W kin = 220 eV in km/s an.<br />
4. a) Wie groß ist die magnetische Flussdichte in einer 60 cm langen, mit Luft gefüllten Spule mit 1000<br />
Windungen beim Erregerstrom 0,2 A?<br />
b) Wie groß wird sie, wenn man die Spule mit Eisen (µ rel = 1000) ausfüllt?<br />
5. Eine 20 cm lange Zylinderspule mit 300 Windungen hat in ihrem Inneren die gleiche Flussdichte<br />
wie eine halb so lange Spule mit 240 Windungen.<br />
In welchem Verhältnis stehen die Stromstärken zueinander?<br />
6. Eine stromdurchflossene Zylinderspule der Länge 48 cm mit 720 Windungen wird einmal auf<br />
42 cm Länge gestaucht, dann auf 60 cm gestreckt.<br />
Auf welchen Prozentsatz des ursprünglichen Wertes ändert sich jeweils der Betrag der in der<br />
Spulenmitte herrschenden Flussdichte?<br />
7. Ein Elektronenstrahl tritt mit einer Geschwindigkeit von v = 1,96 ∙ 10<br />
0 6<br />
ms -1<br />
senkrecht zu den Feldlinien in<br />
ein homogenes <strong>Ma</strong>gnetfeld mit der magnetischen Flussdichte B = 1,6 ∙ 10 -2<br />
T ein.<br />
a) Erklären Sie, warum sich der Elektronenstrahl auf einer Kreisbahn weiterbewegt.<br />
b) Berechnen Sie den Radius der Kreisbahn.<br />
c) Wie würde sich der Radius ändern, wenn an Stelle der Elektronen Protonen in das <strong>Ma</strong>gnetfeld fliegen?<br />
(qualitative Lösung)<br />
8.a) Wird die kinetische Energie eines positiv geladenen Teilchens beim Durchfliegen eines homogenen<br />
<strong>Ma</strong>gnetfeldes geändert? Begründen Sie Ihre Antwort.<br />
b) Welche Bedingung muss die Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens beim Eintritt in ein homogenes<br />
<strong>Ma</strong>gnetfeld erfüllen, damit das Teilchen im <strong>Ma</strong>gnetfeld eine Kreisbahn durchläuft?<br />
9. Eine bewegliche Spule befindet sich so wie angegeben in einem<br />
homogenem <strong>Ma</strong>gnetfeld. Geben Sie Bewegungen an,<br />
a) bei denen eine Spannung induziert wird,<br />
b) bei denen keine Spannung induziert wird!<br />
Begründen Sie jeweils Ihre Aussagen!<br />
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Philipp – Melanchthon - Gymnasium Bautzen GK <strong><strong>Phy</strong>sik</strong> <strong>11</strong><br />
zu 1.<br />
zu 2.<br />
Thema:<br />
Klausurvorbereitung Klausur 1<br />
zu 3. v = 8,8∙10 6 m<br />
s<br />
zu 4.<br />
Übungsblätter GK <strong><strong>Phy</strong>sik</strong> <strong>11</strong><br />
Lösungen<br />
Geschwindigkeit 17∙10 6 m/s Zeit 5,6∙10 -9 s<br />
zu 5. Verhältnis 8 : 5<br />
a) Flussdichte 3,77*10 -3 T<br />
b) Flussdichte 3,77 T<br />
zu 6. auf <strong>11</strong>6 %; auf 60 %<br />
zu 7.<br />
a) auf die Elektronen wirkt die Lorentzkraft. Sie steht senkrecht zur Richtung der Elektronenbewegung<br />
und der Richtung des <strong>Ma</strong>gnetfeldes. Damit wirkt sie als Radialkraft.<br />
b) Radialkraft = Lorentzkraft<br />
c) da m größer wird, wird auch r größer<br />
Radius 0,696 mm<br />
zu 8.<br />
a) Nein. Kräfte wirken stets senkrecht zur Geschwindigkeit und ändern deren Richtung.<br />
b) Bedingung: Lorentzkraft = Zentrifugalkraft (= Radialkraft),<br />
Geschwindigkeit muss senkrecht zu den mag. Feldlinien<br />
stehen<br />
zu 9. a) Rotation um die y-Achse; Rotation um die z-Achse<br />
Verschieben der Spule, sodass sie das <strong>Ma</strong>gnetfeld verlässt<br />
Die angegebenen Bewegungen sind verbunden mit einer<br />
Änderung der wirksamen Spulenfläche,<br />
bzw. einer Änderung der die Spule durchsetzenden magnetischen<br />
Flussdichte. Beides führt<br />
zu einer Induktionsspannung, deren Betrag von der Schnelligkeit<br />
der Bewegung abhängt.<br />
b) Rotation um die x-Achse<br />
Verschieben der Spule in x, y oder z-Richtung, jedoch nicht<br />
bis in den feldfreien Raum hinein<br />
Da die magnetische Flussdichte keiner zeitlichen Änderung<br />
unterliegt und nun auch die wirksame<br />
Spulenfläche konstant bleibt, wird keine Spannung induziert.<br />
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