Magnetfeld

    Hallo,
    ich habe in Physik eine Hausaufgabe die ich echt nicht verstehe bzw wo ich nich verstehe was ich machen soll ich habe mal die kompletten Aufgaben abgeschrieben und auch die Lösungen dahinter geschrieben was ich raus habe. Die Aufgaben die ich nicht verstehe sind 7.4 und 7.5 hoffe ihr könnt mir da helfen .Für Aufgabe 7.4 habe ich schon eine Formel gefunden aber ich weiß nicht was ich für e einsetze und ob die Formel überhaupt richtig ist .

    7.) In einem homogenen Magnetfeld befindet sich ein 12cm langer Leiter, durch den ein Strom von 3,3 A fließt , senkrecht zu den Magnetfeldlinien . Der Leiter wird bewegt , weil auf ihn eine Kraft von 0,035 N wirkt.
    7.1) Berechnen sie die Flussdichte des erzeugenden Magnetfeldes . (Ergebnis: B=8,84*10^-2 T)
    7.2) Diese magnetische Flussdichte soll durch eine (vakuumgefüllte) Spule mit 800 Windungen und der Länge 60 cm erzeugt werden . Welche Stromstärke ist dazu nötig? (Ergebnis: I = 52,76 A)
    7.3) Ermitteln sie die Kraft auf den Leiter , wenn dieser nicht senkrecht , sondern unter einem Winkel von 60° zu den Magnetfeldlinien verläuft. (Ergebnis: F=30,3 * 10^-3 N )
    7.4) Berechnen sie die Kraft , die das gleiche Magnetfeld auf ein Proton ausübt , welches sich mit einer Geschwindigkeit von 0,43*10^5 m/s senkrecht zu den Magnetfeldlinien bzw. in einem Winkel von 60° zu ihnen bewegt. ( Ansatz: F=e*v*B )
    7.5) Das Proton wird durch das Magnetfeld auf eine Kreisbahn gezwungen . Begründen Sie das Entstehen der Kreisbahn und erklären sie , wie der Radius der Kreisbahn von der Geschwindigkeit des Protons abhängt .

    Ich hoffe ihr könnt mir helfen :)

    Folgende Formel:

    [TEX]F = Q * v * B[/TEX]

    F ... Kraft
    Q ... Ladung
    v ... Geschwindigkeit
    B ... magnetische Fllussdichte

    Umstellen nach B:

    [TEX]B = \dfrac{F}{Q*v}[/TEX]

    Einheiten einsetzen:

    [TEX]B = \dfrac{0,035 \ N}{3,3 \ As*0,12m}*s[/TEX]

    [TEX]B = \dfrac{0,035 \ VAs}{3,3 \ As*0,12m²}*s[/TEX]

    [TEX]B = \dfrac{0,035 \ V}{3,3*0,12m^2}*s[/TEX]

    [TEX]B = 0,0884 \dfrac{V*s}{m^2}[/TEX]

    B = 0,0884 T

    oder:

    [TEX]B = 8,84 * 10^{-2} \ T[/TEX]

    Zitat von Unregistriert


    7.2) Diese magnetische Flussdichte
    soll durch eine (vakuumgefüllte) Spule
    mit 800 Windungen und der Länge 60 cm erzeugt werden.

    Welche Stromstärke ist dazu nötig?
    (Ergebnis: I = 52,76 A)

    Die magnetische Flussdichte
    ist das Produkt aus der magnetischen Feldkonstanten
    und der magnetischen Feldstärke:

    [TEX]B = µ_0 * H[/TEX]

    Die magnetische Feldstärke ist das Verhältnis
    aus der Durchflutung und der mittleren Feldlinienlänge:

    [TEX]H = \dfrac{\Theta}{l}[/TEX]

    Die Durchflutung lässt sich auch als das Produkt
    aus Stromstärke und Windungszahl ausdrücken:

    [TEX]\Theta = I * N[/TEX]

    Zusammengefasst:

    [TEX]B = µ_0 * \dfrac{I*N}{l}[/TEX]

    Umgestellt nach der Stromstärke:

    [TEX]I = \dfrac{B*l}{µ_0 * N}[/TEX]

    Werte eingesetzt:

    [TEX]I = \dfrac{0,0884 \ Vs*0,6m*Am}{m^2*1,25 \ µVs * 800}[/TEX]

    [TEX]I = 52,745 A[/TEX]

    Der Wert weicht ab,
    da man die magnetische Feldkonstante wohl mal so
    und mal so misst,
    also eine gewisse Messungenauigkeit auftritt.

    10 Mal editiert, zuletzt von qweet (1. April 2013 um 10:22)

    Sorry, ich hab dich nicht richtig gelesen,
    du brauchst ja nur Hilfe bei der 7.4 und 7.5

    Naja egal, kannst du halt vermuten,
    dass du richtig gerechnet hast.

    Für e die Elementarladung eines Protons einsetzen.

    Diese ist:

    [TEX]e = 1,602 * 10^{-19} As[/TEX]

    [TEX]F = 1,602 * 10^{-19} As * 0,43*10^5 \dfrac{m}{s} * 0,0884 \dfrac{Vs}{m^2}[/TEX]

    [TEX]F = 6,0895 * 10^{-16} \dfrac{As*m*Vs}{s*m^2} [/TEX]

    [TEX]F = 6,0895 * 10^{-16} \dfrac{A*Vs}{m} [/TEX]

    [TEX]F = 6,0895 * 10^{-16} \dfrac{Ws}{m} [/TEX]

    [TEX]F = 6,0895 * 10^{-16} \dfrac{Nm}{m}[/TEX]

    [TEX]F = 6,0895 * 10^{-16} \ N[/TEX]

    Zitat


    bzw. in einem Winkel von 60° zu ihnen bewegt.

    Ich hab im Netz diese Formel gefunden:

    [TEX]F = B*I*l* \sin \alpha[/TEX]

    Für die Stromstärke hab ich die Elementarladung
    dieses einen Protons genommen,
    allerdings ohne die Sekunde,
    klappt sonst von den Einheiten nicht.

    Für die Länge habe ich einen Meter genommen.

    [TEX]F = 0,0884 \dfrac{Vs}{m^2} * 1,602 * 10^{-19} A * 1m * \sin 60°[/TEX]

    [TEX]F = 1,226 * 10^{-20} \dfrac{Vs*A*m}{m^2}[/TEX]

    [TEX]F = 1,226 * 10^{-20} \dfrac{Ws}{m}[/TEX]

    [TEX]F = 1,226 * 10^{-20} \dfrac{Nm}{m}[/TEX]

    [TEX]F = 1,226 * 10^{-20} N[/TEX]

    Zitat


    7.5) Das Proton wird durch das Magnetfeld
    auf eine Kreisbahn gezwungen.

    [...]
    Erklären sie,
    wie der Radius der Kreisbahn
    von der Geschwindigkeit des Protons abhängt.

    Ich vermute:

    Große Geschwindigkeit, großer Radius.

    Kleine Geschwindigkeit, kleiner Radius

    8 Mal editiert, zuletzt von qweet (1. April 2013 um 11:38)

    Hallo,
    Danke du hast mir echt sehr geholfen :)
    aber weiß vielleicht jemand eine Rechnung für Aufgabe 7.5 ?
    wäre echt toll denn mein Lehrer will immer für jede Aufgabe eine Rechnung

    Die Lorenzkraft wirkt als Zentripetalkraft auf das Proton

    Fz = FL

    m*(V²/r)=e*v*B

    ---> r = (v*m)/(e*B)

    m sollte sich bei einem Proton nicht ändern und e auch hängt der Radius vom B-Feld und
    der Geschwindigkeit v ab.

    Wird v größer wirde der Radius größer.

    Hallo
    ich brauch nochmal eure Hilfe bei einer Aufgabe bzw. die Formel dafür :)

    hier die Aufgabe
    Erklären sie wie sich die Stärke des Magnetfeldes der Spule ändert, wenn als Kern ein paramagnetischer Stoff benutzt wird. Geben sie dazu eine Beispielrechnung an .

    und für die Beispielrechnung brauche ich die Formel dafür hoffe ihr könnt mir helfen :)

    Basiswissen: ferromagnetische, paramagnetische und diamagnetische Stoffe.

    Näherungsweise Berechnung der Induktivität einer Spule aufgrund der geometrischen Abmessungen, wenn die SPulenlänge im Verhältnis zum Windungsdurchmesser groß ist:

    Im Zähler des Bruches findest Du in der Formel: N², µ, A.

    Dieses µ ist das Produkt aus der magnetischen Feldkonstante und der relativen Permeabilität.

    Ferromagnetische Werkstoffe verstärken sehr stark.
    Diamagnetische Werkstoffe...
    Paramagnetische Werkstoffe..

    vgl. Physikbuch
    Gruß

    Danke schön für die Antwort :)
    aber wie mache ich am besten die Beispielrechnung ?

    Zitat von Unregistriert


    Erklären sie wie sich die Stärke des Magnetfeldes der Spule ändert,
    wenn als Kern ein paramagnetischer Stoff benutzt wird.

    Geben sie dazu eine Beispielrechnung an .

    [TEX]L = µ_0 * µ_r * N^2 * \dfrac{A}{l_m}[/TEX]

    Was sich nun ändert
    in dieser Gleichung
    ist das µr.

    Dieses ist bei einem paramagnetischen Stoff
    kleiner
    als bei einem ferromagnetischen Stoff.

    Das heißt,
    dass die Induktivität L
    kleiner wird.

    Alle anderen Werte bleiben ja die Selben.

    Paramagnetisch mit Luft

    [TEX]L = µ_0 * (1+0,4*10^{-4}) * N^2 * \dfrac{A}{l_m}[/TEX]

    Ferromagnetisch mit Eisen

    [TEX]L = µ_0 * (300) * N^2 * \dfrac{A}{l_m}[/TEX]

    [HR][/HR]

    Du kannst anhand der Formel erkennen,
    dass ein paramagnetischer Stoff
    die Induktivität herabsetzt.

    Eine niedrigere Induktivität bewirkt,
    dass das erzeugte Magnetfeld
    kleiner ist.