Gk Physik 11 - Ma-Phy-Side

Philipp – Melanchthon - Gymnasium Bautzen GK Physik 11
Thema:
Klausurvorbereitung Klausur 1
Übungsblätter GK Physik 11
Elektrizitätslehre
1. Gegeben ist ein Plattenkondensator mit Abstand der Platten d = 8 mm; Plattenfläche A = 25 cm 2 ;
U = 20 kV. Ermitteln Sie:
a) elektr. Feldstärke, Kapazität, Ladung, Energie.
b) Die Platten werden (ohne Luftspalt) auf eine Glasplatte (d = 8 mm, ε r = 6) geklebt.
Gesucht sind die gleichen Größen wie unter a).
2. In einer Elektronenstrahlröhre werden Elektronen durch eine Spannung von 900 V beschleunigt. Der Abstand
zwischen Kathode und Anode beträgt 50 mm.
Berechnen Sie:
a) die Endgeschwindigkeit der Elektronen,
b) die Zeit, die zum Erreichen der Endgeschwindigkeit
benötigt wird.
3. Geben sie die Geschwindigkeit eines Elektrons mit
der kinetischen Energie W kin = 220 eV in km/s an.
4. a) Wie groß ist die magnetische Flussdichte in einer 60 cm langen, mit Luft gefüllten Spule mit 1000
Windungen beim Erregerstrom 0,2 A?
b) Wie groß wird sie, wenn man die Spule mit Eisen (µ rel = 1000) ausfüllt?
5. Eine 20 cm lange Zylinderspule mit 300 Windungen hat in ihrem Inneren die gleiche Flussdichte
wie eine halb so lange Spule mit 240 Windungen.
In welchem Verhältnis stehen die Stromstärken zueinander?
6. Eine stromdurchflossene Zylinderspule der Länge 48 cm mit 720 Windungen wird einmal auf
42 cm Länge gestaucht, dann auf 60 cm gestreckt.
Auf welchen Prozentsatz des ursprünglichen Wertes ändert sich jeweils der Betrag der in der
Spulenmitte herrschenden Flussdichte?
7. Ein Elektronenstrahl tritt mit einer Geschwindigkeit von v = 1,96 ∙ 10
0 6
ms -1
senkrecht zu den Feldlinien in
ein homogenes Magnetfeld mit der magnetischen Flussdichte B = 1,6 ∙ 10 -2
T ein.
a) Erklären Sie, warum sich der Elektronenstrahl auf einer Kreisbahn weiterbewegt.
b) Berechnen Sie den Radius der Kreisbahn.
c) Wie würde sich der Radius ändern, wenn an Stelle der Elektronen Protonen in das Magnetfeld fliegen?
(qualitative Lösung)
8.a) Wird die kinetische Energie eines positiv geladenen Teilchens beim Durchfliegen eines homogenen
Magnetfeldes geändert? Begründen Sie Ihre Antwort.
b) Welche Bedingung muss die Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens beim Eintritt in ein homogenes
Magnetfeld erfüllen, damit das Teilchen im Magnetfeld eine Kreisbahn durchläuft?
9. Eine bewegliche Spule befindet sich so wie angegeben in einem
homogenem Magnetfeld. Geben Sie Bewegungen an,
a) bei denen eine Spannung induziert wird,
b) bei denen keine Spannung induziert wird!
Begründen Sie jeweils Ihre Aussagen!
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Philipp – Melanchthon - Gymnasium Bautzen GK Physik 11
zu 1.
zu 2.
Thema:
Klausurvorbereitung Klausur 1
zu 3. v = 8,8∙10 6 m
s
zu 4.
Übungsblätter GK Physik 11
Lösungen
Geschwindigkeit 17∙10 6 m/s Zeit 5,6∙10 -9 s
zu 5. Verhältnis 8 : 5
a) Flussdichte 3,77*10 -3 T
b) Flussdichte 3,77 T
zu 6. auf 116 %; auf 60 %
zu 7.
a) auf die Elektronen wirkt die Lorentzkraft. Sie steht senkrecht zur Richtung der Elektronenbewegung
und der Richtung des Magnetfeldes. Damit wirkt sie als Radialkraft.
b) Radialkraft = Lorentzkraft
c) da m größer wird, wird auch r größer
Radius 0,696 mm
zu 8.
a) Nein. Kräfte wirken stets senkrecht zur Geschwindigkeit und ändern deren Richtung.
b) Bedingung: Lorentzkraft = Zentrifugalkraft (= Radialkraft),
Geschwindigkeit muss senkrecht zu den mag. Feldlinien
stehen
zu 9. a) Rotation um die y-Achse; Rotation um die z-Achse
Verschieben der Spule, sodass sie das Magnetfeld verlässt
Die angegebenen Bewegungen sind verbunden mit einer
Änderung der wirksamen Spulenfläche,
bzw. einer Änderung der die Spule durchsetzenden magnetischen
Flussdichte. Beides führt
zu einer Induktionsspannung, deren Betrag von der Schnelligkeit
der Bewegung abhängt.
b) Rotation um die x-Achse
Verschieben der Spule in x, y oder z-Richtung, jedoch nicht
bis in den feldfreien Raum hinein
Da die magnetische Flussdichte keiner zeitlichen Änderung
unterliegt und nun auch die wirksame
Spulenfläche konstant bleibt, wird keine Spannung induziert.
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