Wie muss ich hier vorgehen?

Wissenschaft Physik
#1

Kann mir jemand helfen? Wie muss ich bei der Aufgabe vorgehen? Was muss ich tun?

Ein Proton (mp= 1,6726 * 10^-27 kg; Q = 1,6021 * 10^-19 As) durchläuft im Vakuum eine Beschleunigungsspannung von 5kV und tritt dann senkrecht zu den Feldlinien eines quadratischen Plattenkondensators von 12 cm Plattenlänge und 8mm Plattenabstand ein. Zwischen den Kondensatorplatten liegt eine Spannung U = 500V an.

a) Mit welcher Geschwindigkeit v fliegt das Proton in das Kondensatorfeld ein?

b) Bestimmen Sie die Kraft, die das Proton im Kondensatorfeld erfährt!

#2

Hallo,
die Sache ist sehr einfach!
a) Ein Teilchen (Dein Proton) mit der Masse m wird in einem el.Feld beschleunigt, dann erhält es dort die Energie q*U (Ladung mal Spannung) und die gibt ihm die kinetische Energie 1/2*m*v².
Diese beiden Formeln findest Du sicher auch in Deinem Physikbuch.
Du setzt die beiden Ausdrücke gleich und löst nach v² auf:
v²= (2q*U)/m
Einsetzen der gegebenen Werte und nach v auflösen ergibt bei mir v = 4,38*10^5 m/s
b) Für die Kraft im el.Feld gibt es die Formel
F= q*E Kraft gleich Ladung mal Feldstärke, und die Feldstärke eines Plattenkondensators ist E = U/d
Feldstärke gleich Spannung geteilt durch Plattenabstand
Alle Größen außer F sind gegeben.
Ich erhalte F = 1,0 * 10^(-14) N.

Gruß
Jobie

#3

Das Thema in meinem Physikbuch heißt Lorentzkraft.
Hat die Aufgabe damit etwas zu tun und muss die dann nicht mit anderen Formeln gelöst werden?

Danke schonmal :smile:

#4

Hallo!

Ich will dir jetzt nicht die komplette Aufgabe vorrechnen, schließlich sollst ja Du etwas lernen dabei, nicht ich. Ich will dir nur einen Hinweis geben, wie du auf die Lösung kommst:

a) Bei der Ermittlung der Geschwindigkeit, mit der das Proton ins das E-Feld des Kondensators eintritt, kannst du eine Energiebetrachtung machen. Du kennst die Masse des Protons. Da wir uns noch bei nicht-relativistischen Geschwindigkeiten bewegen, ist damit seine Bewegungsenergie W(kin) = 1/2 * m(proton) * v^2
Eine in der Teilchen-Physik gebrächliche Energie-Einheit ist das Elektronenvolt (eV). Es ist die Energie, die ein geladenes Teilchen beim durchfliegen eines elektrischen Feldes mit der Potenzialdifferens von einem Volt aufnimmt (Ladung des Teilchens = + oder - eine Elektronenladung).
Bei der Aufgabe wird das Proton von einem Feld mit 5000 V beschleunigt. Es hat danach die Bewegungsenergie von 5000 eV. In einem Tabellenwerk oder bei Wikipedia kannst du die Umrechnung von eV in Joule nachlesen. Du musst jetzt nur die Gleichung 1/2 * m(proton) * V^2 = 5000 eV nach v auflösen und hast die Geschwindigkeit.
b) Wenn die Geschwindigkeit bekannt ist, musst du eigentlich nur noch die Werte in die Formeln für die Lorentzkraft einsetzen. Das kriegst Du selbst hin.

Viel Erfolg!

Liebe Grüße,

Thomas.

#5

Hallo,
danke für Deine Rückfrage.
Die Aufgabe hat mit der Lorentzkraft nichts zu tun, denn das Proton fliegt in das Feld eines Plattenkondensators hinein, und das ist ein elektrisches Feld.
Die Lorentzkraft beschreibt die Kraft auf ein bewegtes geladenes Teilchen im magnetischen Feld!

Gruß
Jobie

#6

Sorry, kann leider nicht helfen.

#7

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