[Physik] Alphateilchen im Plattenkondensator?
Guten Tag,
ich benötige bei dieser Aufgabe noch etwas Hilfe. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Antworten.
Hinweis des Lehrers:
Ein alpha-Teilchen ist zweifach positiv geladen. Verwenden Sie für die Masse das Vierfache der Protonenmasse (siehe Taschenrechner/Merkhilfe)
Bereits vorhandene Fragen:
- In der Aufgabe steht jedoch, dass die Masse des alpha-Teilchens ma = 4u ist.
- Und 4u sind laut Taschenrechner 6,64 * 10^(-27)
- Und das Vierfache der Protonenmasse ist Ist 6,69 * 10^(-27)
- Was ist überhaupt ein alpha-Teilchen? Ich weiß nur aus dem Text, dass es anscheinend Heliumkerne (?) sind und es aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht.
2 Antworten
Jede an die Platten eines Kondensators angelegte Spannung ist zugleich auch eine Beschleunigungsspannung für die Ladungen, die in das elektrische Feld eintreten.
Ein Alphateilchen ist das Teilchen einer Alphastrahlung. Für die Aufgabe relevant ist nur die Ladung des Teilchen. Es besteht aus zwei Neutronen und Protonen. Da Neutronen neutral sind, hat unser Teilchen nur eine Summe aus zwei positiven Elementarladungen als Gesamtladung q.
Auf dieses Teilchen wirkt die elektrische Kraft, die aus der elektrischen Feldstärke zwischen den Kondensatorplatten resultiert:
Die elektrische Feldstärke ist abhängig von der Plattenspannung und dem Plattenabstand (haben wir mit dir schon alles behandelt)
Wenn wir die Gleichungen zusammenführen, erhalten wir für die Kraft:
Für die Kraft hast du alle Größen gegeben und kannst sie berechnen. Mit Hilfe der newtonschen Bewegungsgleichung kannst du anschließend die Beschleunigung berechnen:
Dabei ist die Masse des Alphateilchens wie in der Aufgabe beschrieben. Die Abweichung zwischen 4u und 4-facher Protonenmasse beläuft sich auf
D.h. eine Zahl mit 27 Nullen nach dem Komma, dann noch ne Null und die 5. Kurz: Vernachlässigbar, deshalb kannst du entweder 4u oder 4-fache Protonenmasse nehmen.
Für die Geschwindigkeit hast du die Strecke des Teilchens ja durch den Plattenabstand gegeben. Da du bis hier auch schon die Beschleunigung berechnet hast, kannst du mit Hilfe des Weg-Zeit-Gesetzes die Zeit und anschließend die Geschwindigkeit berechnen.
Kann man die elektrische Kraft Fel auch Coulombkraft Fc nennen? Was ist da der Unterschied?
Coulombkraft = Kraft zwischen zwei Ladungen
Elektrische Kraft = Kraft auf eine Ladung im elektrischen Feld
Da zwischen zwei Ladungen ein elektrisches Feld existiert, gibt es de facto keinen Unterschied.
Nun wird unter den gleichen Versuchsbedongungen die alpha-Teilchenquelle durch eine Protonenquelle ersetzt. Vergleichen Sie die Bewegungsabläufe rein qualitativ. Verwenden Sie dabei möglich = u.
Du hattest vorher ein Alphateilchen als Ladung q.
Das kam aus einer Alphateilchenquelle.
Nun hast du ein Proton als Ladung q.
Das kommt dann aus einer Protonenquelle.
Die Quellen sind hier nicht von Bedeutung. Du ersetzt das Alphateilchen im Schaubild mit einem Proton.
Schau dir sehr gerne meine neuste frage an: https://www.gutefrage.net/frage/physik-coulombkraft-auf-die-ionen-berechnen 🙋♂️
Was ist überhaupt ein alpha-Teilchen? Ich weiß nur aus dem Text, dass es anscheinend Heliumkerne (?) sind und es aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht.
Genau. Mehr muss man dazu nicht wissen.
Und 4u sind laut Taschenrechner 6,64 * 10^(-27)
Und das Vierfache der Protonenmasse ist Ist 6,69 * 10^(-27)
Die Differenz kommt vom Massendefekt. Die einzelnen Nukleonen sind schwerer, als wenn sie zu einem Kern fusionieren. Die fehlende Masse wird in Energie umgesetzt. Genau deshalb funktionieren Wasserstoffbomben, weil bei der Fusion von Wasserstoffkernen zu Heliumkernen Masse verloren geht. Die dabei freiwerdende Energie wird nach der berühmten Formel:
E = m * c^2
berechnet.
Kann man die elektrische Kraft Fel auch Coulombkraft Fc nennen? Was ist da der Unterschied?
Kannst du mir vielleicht noch beim letzten Teil der Aufgabe helfen?
Das verstehe ich leider noch nicht.