[Physik] Elektronenmasse mit dem Fadenstrahlrohr bestimmen?
Einen wunderschönen guten Abend,
vorab: Ich habe nur eine ganz kleine Frage und erkläre vorab, was ich bereits alles verstanden habe.
Ich habe noch ein kleines Verständnisproblem bei der Bestimmung der Elektronenmasse (me) mit dem Fadenstrahlrohr. Hierfür befinden sich im Anhang die Bilder meines Aufschriebs. Vorab befindet sich hier im Folgenden, was ich bereits verstehe, sowie mein kleines Verständnisproblem (fett gedruckt), zu dem ich Hilfe benötige.
- Gegeben sind ja folgende Werte: Ub (Beschleunigungsspannung), Is (Spulenstrom) und r (Radius der Kreisbahn).
- Gesucht ist die Masse eines Elektrons (me)
- Im Fadenstrahlrohr, gilt ja, dass die Fl (Lorentzkraft) gleich die Fzp (Zentripetalkraft) ist.
- Also setzen wir Fl (Lorentzkraft) mit der Fzp (Zentripetalkraft) gleich und lösen nach me (Elektronenmasse) auf.
- Wir haben nun aber nicht „B“ und „v“ („Problem: B und v können wir nicht direkt ablesen“)
- Wir setzen Epot (potentielle Energie) gleich mit Ekin (kinetische Energie) und lösen nach v auf und kommen auf die Formel, welche sich ganz oben im 2. Bild (doppelt unterstrichen) befindet.
- Diese Formel für v = … setzen wir nun in die zuvor hergeleitete Formel me = … ein.
- Nun fehlt und noch B = …
- Woher weiß ich nun, dass B = Is * 7,21 * 10^(-4) T/A ist? Ich wundere mich nur, da dieser Aufschrieb aus dem Unterricht ist und ich nicht weiß, ob nun der Wert für „B“ hier gegeben ist oder ob man den auswendig wissen muss / berechnen muss,…? Denn hierfür habe ich keine ausgedruckte Aufgabenstellung sondern nur diesen Mitschrieb.
- Was sagt ihr, muss hier das B in einer möglichen Aufgabe gegeben sein oder muss man selbst auf den Wert für B kommen?
- Denn bei meinem 5. Punkt hier habe ich als Zitat ja genannt: „Problem: B und v können wir nicht direkt ablesen“. Das hat mein Lehrer so genau hingeschrieben. Und wenn man „B“ nicht direkt ablesen kann, woher hat mein Lehrer dann den Wert für „B“: B = Is * 7,21 * 10^(-4) T/A ? Das ergibt für mich überhaupt keinen Sinn.
Bis auf dieses kleine Verständnisproblem verstehe ich diese Aufgabe.
Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Antworten.
2 Antworten
So ein Aufbau befindet sich sehr oft zwischen zwei sogenannten Helmholtzspulen. Die Formel dafür ist auf jeden Fall proportional zu der dadurch fließenden Stromstärke, aber auch zu sonstigen Konstanten (wie die magn. Feldkonstante) und geometrischen Größen (Spulenradien, Windungszahlen, ...). Diese ganzen Konstanten sind in deinem Aufbau dann zusammengerechnet worden, sodass dort die 7,21 * 10^(-4) T/A rauskommen. Das ist auf keinen Fall einen Wert, den du dir merken musst, weil das je nach Aufbau und je nach Durchführung unterschiedlich sein kann.
Wenn überhaupt, musst du die Formel der Helmholtzspulen kennen, weil man damit mehr anfangen kann, aber auch das halte ich in deinem Fall für unwahrscheinlich.
Die Proportionalität zu I ist dann das einzige, was nicht konstant und geometrieabhängig ist, weswegen das für die Aufgabe noch frei gelassen wurde.
Sie wurde inzwischen bereits ausreichend beantwortet oder?
Also wäre laut dir B = Is * 7,21 * 10^(-4) T/A in der Klassenarbeit gegeben, wenn man die Elektronenmasse (me) mit dem Fadenstrahlrohr herleiten muss?
In so einem Fall definitiv, ja. Eine Alternative wäre eben, dass die Formel gegeben ist, oder es eine Spulenanordnung ist, dessen Formel ihr schon kennt oder mal gelernt habt oder in der Formelsammlung steht (die lange Feldspule ist da so ein potentielles Beispiel). Aber dieser 7,21*10^(-4) Wert ist erstmal nichts Besonderes per se.
Der Wert für B kann aus dem Spulenstrom (Is) und der Konstante 7,21 × 10^(-4) T/A berechnet werden also ja mit:
B=Is⋅7,21×10−4T/A
Du kannst B also wirklich nicht direkt ablesen aber berechnen, wenn du den Spulenstrom hast. Und ja die Konstante 7,21 * 10^(-4) T/A ist einfach so und wird für Zusammenhang mit magnetischen Feldern und Stromstärken verwendet und die muss man einfach wissen aber bei uns hat der Lehrer sie beim Test dazu geschrieben.
Schau dir sehr gerne meine neueste Frage an, dort geht es um ein Verständnisproblem von mir 🤯 https://www.gutefrage.net/frage/physik-plattenkondensator---wieso-nur-1-rechnung-richtig