Aufgaben zu den Exkursen

1. Ein Goldatom besitzt die Atommasse 197 u. Die Dichte von Gold beträgt 19,3 g/cm3. Jedes Atom gibt ein Elektron ab.

1.1 Berechnen Sie die Ladungsträgerdichte von Gold.

1.2 Wie groß ist die Hallspannung, die sich an einem 0,040 mm dicken und 0,80 cm hohen Goldplättchen bildet, das von der Stromstärke I = 20,0 A durchflossen und von einer Flussdichte von 1,50 T senkrecht durchsetzt wird?

1.3 Berechnen Sie die Geschwindigkeit der Elektronen.

1.4 Welche Lorentzkraft erfährt ein einzelnes Elektron?

2. In der Beschleunigungseinheit eines Fadenstrahlrohres liegt zwischen Kathode und Anode eine Spannung von 2,00 kV.

2.1 Welche Geschwindigkeit erhalten die Elektronen?

2.2 Berechnen Sie die Beschleunigung, die die Elektronen auf ihrem 1,00 cm langen Weg von der Kathode zur Anode erfahren.

2.3 Welche Flussdichte braucht man, um die Elektronen auf einen Kreis mit dem Radius 12,0 cm zu zwingen?

2.4 Berechnen Sie die Beschleunigung, die die Elektronen auf der Kreisbahn erfahren.

2.5 Wie lange dauert ein Umlauf?

3. Al³⁺-Ionen werden mit einer Spannung von 500 V beschleunigt und fliegen senkrecht zu den Feldlinien in ein homogenes magnetisches Feld mit der Flussdichte 90 mT.

3.1 Wie groß ist die Geschwindigkeit der Ionen?

3.2 Berechnen Sie, wie groß die Feldstärke eines senkrecht zu den magnetischen Feldlinien stehendes elektrisches Feld sein muss, damit die Teilchen unabgelenkt weiterfliegen.

3.3 Welchen Radius hat die Kreisbahn, die die Ionen durchlaufen, wenn nur noch das Magnetfeld wirkt?