Alfapartikkel i magnetfelt rettet opp med elektrisk felt
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
En alfapartikkel med ladning beveger seg med klokka gjennom et homogent magnetfelt med flukstetthet . Partikkelen følger en sirkelbane som vist på figuren.

Lag en figur som viser magnetfeltretningen og den magnetiske kraften på partikkelen.
Forklar at banefarten til partikkelen er konstant.
Massen til alfapartikkelen er , og den magnetiske flukstettheten er .
Hvor lang tid tar det for alfapartikkelen å gjennomføre et helt omløp?
Det viser seg at radien i sirkelbevegelsen er . Vi ønsker å få partikkelen til å gå rett fram ved å sette på et homogent elektrisk felt i tillegg til det magnetiske.
Tegn en figur som viser fartsretningen til alfapartikkelen og retningen til både det magnetiske og det elektriske feltet når partikkelen går langs ei rett linje.
Regn ut feltstyrken til det elektriske feltet.
Fasit
Magnetfeltet peker ut av papirplanet, og den magnetiske kraften peker inn mot sentrum av sirkelbanen (se figur).
Den magnetiske kraften er alltid vinkelrett på farten, så den gjør ikke arbeid, og den kinetiske energien er konstant.
Se figur: med farten mot høyre og ut av papirplanet må peke oppover, vinkelrett på både og .
LøsningsforslagKI-generert
For at partikkelen skal gå i sirkel, må den magnetiske kraften hele tiden peke inn mot sentrum av banen. Øverst i banen går partikkelen mot høyre, så kraften må peke nedover. Kraften på en ladning i et magnetfelt er . For en positiv ladning med farten mot høyre gir høyrehåndsregelen en kraft nedover bare når peker ut av papirplanet.

Den magnetiske kraften er alltid vinkelrett på fartsretningen. Kraften har derfor ingen komponent langs banen, og arbeidet den gjør er null (). Andre krefter ser vi bort fra. Etter arbeid–energi-setningen er da den kinetiske energien, og dermed banefarten, konstant. Kraften endrer bare retningen på farten, ikke størrelsen.
Den magnetiske kraften er sentripetalkraften:
Omløpstiden er omkretsen delt på farten:
Omløpstiden er uavhengig av farten. Et helt omløp tar .
Partikkelen går rett fram når den elektriske kraften og den magnetiske kraften er like store og motsatt rettet. Magnetfeltet er det samme som før, ut av papirplanet. Går partikkelen mot høyre, peker nedover, så må peke oppover. Ladningen er positiv, så har samme retning som : det elektriske feltet peker oppover, vinkelrett på både farten og magnetfeltet.

Farten finner vi fra baneradien i c:
Kreftene skal balansere:
Feltstyrken er .
Vedlegg
Vedleggene i oppgavesettet til Fysikk 2 V2021. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).
Åpne på egen side: Faktavedlegg · Formelvedlegg